【摘要】：鎂合金是一種重要的輕質金屬結構材料,由于較高的比強度和良好的鑄造性能而受到廣泛的關注,在航空航天及汽車工業(yè)領域的應用前景廣闊,采用鎂合金制造汽車零部件可以減輕車身重量、減少尾氣排放、節(jié)約資源等。但是隨著對鎂合金研究的深入,其作為結構金屬材料的缺點也體現出來,比如在高溫下力學性能和蠕變性能較差,耐磨性較差等。由于這些不足,使得鎂合金在一些工況要求較高領域的應用受到限制,如汽車發(fā)動機活塞。因此,研究并開發(fā)耐磨性較好的耐熱鎂合金是解決其發(fā)展受限問題的重要途徑。本文采用干摩擦磨損的方式對Mg-3Al-0.4Si合金進行了不同溫度、不同滑動速度、不同載荷下的磨損試驗,溫度選取范圍為50-200℃,滑動速度選取范圍為0.785-4m/s,加載范圍為10-280N。通過對磨損后的試樣表面進行觀察并分析其化學元素含量,對比磨損率的變化趨勢,從而判斷磨損轉變方式及磨損轉變點,繪制輕微-嚴重磨損轉變圖和磨損機制轉變圖。然后研究了亞表層的組織演變和硬度變化,從而進一步分析輕微-嚴重磨損轉變發(fā)生的原因,經過探究,得到以下幾項結論:Mg-3Al-0.4Si合金的磨損行為主要可以分為兩大類:輕微磨損與嚴重磨損,其中輕微磨損主要包括磨粒磨損、氧化磨損、剝層磨損、伴隨著表面氧化的剝層磨損,而嚴重磨損則包括熱軟化磨損、表面熔化磨損和伴隨著表面氧化的表面熔化磨損,從輕微磨損到嚴重磨損的轉折載荷可以用來表征磨損轉變,隨著滑動速度的增大或實驗溫度的升高,轉變載荷趨向于變小。材料發(fā)生輕微-嚴重磨損轉變的根本原因是近表層發(fā)生動態(tài)再結晶,所以,當摩擦熱的積累達到材料的動態(tài)再結晶溫度時,材料進入嚴重磨損階段。亞表層組織在輕微-嚴重磨損轉變過程中也發(fā)生著演變,在50-200℃下,顯微組織經歷了從塑性變形到動態(tài)再結晶的轉變過程,亞表層材料的塑性變形會產生應變硬化效應,而再結晶則會使表面層發(fā)生軟化,通過硬度測試證實了這一過程的出現。在200℃時,由于實驗溫度超過了合金的靜態(tài)再結晶溫度,在實驗過程中材料發(fā)生了靜態(tài)再結晶現象,因此磨損影響區(qū)(FAZ)的結構與50-150℃的情況有很大的不同,在輕微磨損階段,磨損影響區(qū)由塑性變形區(qū)+靜態(tài)再結晶混合區(qū)、靜態(tài)再結晶區(qū)和塑性變形區(qū)組成,而在嚴重磨損階段,磨損影響區(qū)由動態(tài)再結晶(DRX)區(qū)、靜態(tài)再結晶區(qū)、塑性變形區(qū)組成。在50-200℃溫度范圍內,輕微-嚴重磨損轉變仍然符合接觸面動態(tài)再結晶溫度準則,利用這個準則,可以預測特定溫度下轉變載荷的大小。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22
【圖文】：

所選用的材料為 Mg-3Al-0.4Si 鎂合金，合金在保護氣條件下使成型，Mg-3Al-0.4Si 鎂合金的化學成分如表 2.1 所示，使用顯的基體硬度為 61±1.2HV，加載載荷為 1N，保荷時間為 15s。表 2.1 Mg-3Al-0.4Si 化學成分Table2.1 The chemical composition of Mg-3Al-0.4Si alloy Rigaku 型 X 射線衍射儀對合金進行分析，得到的 Mg-3Al-0.4衍射圖譜如圖 2.1 所示，從衍射圖中可以看出 Mg-3Al-0.4Si主要組織成分為α-Mg 基體相、合金第二相 Mg2Si 和少量的β物相。 Al Zn Mn Si Cu Ni （%） 2.97 0.105 0.314 0.409 0.001 0.002

圖 2.2 Mg-3Al-0.4Si 合金金相照片Fig.2.2 Microstructure of Mg-3Al-0.4Si alloy的相變和力學性能A-7型差示熱分析儀測定Mg-3Al-0.4Si耐熱鎂合金各相的轉的差熱分析曲線圖，可以觀察到，在不斷的加熱過程中，吸熱峰，第一個吸熱峰的起始溫度在 354.4℃，對應的是解溫度，第二個吸熱峰的起始溫度在 480.1℃，對應的7Al12）的熔化溫度，之后，α-Mg 初生相逐漸熔化直至

圖 2.3 Mg-3Al-0.4Si 合金差熱分析曲線圖Fig.2.3 DTAthermogram of Mg-3Al-0.4Si alloy摩擦磨損的實驗過程中，試樣要持續(xù)受到垂直于接觸面的縱向向的壓力值在一定的范圍內波動，所以研究原材料的壓縮應力果的分析具有重要的意義，將 Mg-3Al-0.4Si 合金切割成Ф6×1，使用 MTS-810 型萬能壓縮機對試樣進行壓縮實驗，如圖 2.4曲線，從圖中可以看出，Mg-3Al-0.4Si 合金抗壓強度為 295.應變?yōu)?16.44%。用 HV-1000 顯微硬度測量儀測量實驗材料基約為 61±1.2HV。

【參考文獻】

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本文編號：2761343