鎂合金具有優(yōu)異的室溫性能，但是溫度超過120℃后，蠕變強(qiáng)度大幅度下降，耐熱性能差。AS系鎂合金的耐熱性能較好且成本低，是最早應(yīng)用于汽車的耐熱鎂合金之一，目前已經(jīng)應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和空冷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱等。但是對(duì)于AS系耐熱鎂合金的摩擦學(xué)性能的研究報(bào)道較少，顯然這不利于AS系耐熱鎂合金在汽車受熱部件上的應(yīng)用。在這樣的背景下，本試驗(yàn)對(duì)AS31鎂合金進(jìn)行滑動(dòng)摩擦磨損行為研究。 通過銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在室溫25℃下對(duì)AS31鎂合金進(jìn)行干滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)。在0.1-4.0m/s滑動(dòng)速度和20-360N載荷條件下，繪制了AS31鎂合金的摩擦系數(shù)和磨損率隨載荷的變化曲線。通過磨損表面形貌的觀察，結(jié)合磨損率-載荷曲線，確定AS31鎂合金在摩擦磨損的過程中存在五種不同的磨損機(jī)制，依次為輕微磨損階段的氧化磨損、磨粒磨損和剝層磨損，以及嚴(yán)重磨損階段的熱軟化磨損和表面熔化磨損。并繪制了不同滑動(dòng)速度下的輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變載荷曲線和磨損圖（磨損率圖和磨損機(jī)制轉(zhuǎn)變圖）。在0.1m/s和0.5m/s滑動(dòng)速度下一直處于輕微磨損，沒有發(fā)生嚴(yán)重磨損。當(dāng)滑動(dòng)速度≥0.785m/s時(shí)，存在輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變，隨著滑動(dòng)速度的增大轉(zhuǎn)變載荷減小。 為了研究AS31鎂合金的輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變與顯微組織演變和硬度變化的相關(guān)性，對(duì)磨損試樣亞表層和近表層的塑性變形、組織演變和硬度變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，為不同磨損機(jī)制下的特征和輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變提供了良好的判據(jù)。 輕微磨損階段，磨損表面塑性變形深度隨著載荷的增加而加深，塑性變形引起孿生。進(jìn)入嚴(yán)重磨損階段，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒取代了變形組織，亞表層顯微組織為再結(jié)晶區(qū)和塑性變形區(qū)。當(dāng)磨損機(jī)制從熱軟化磨損轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻嫒刍p后，亞表層顯微組織相應(yīng)地轉(zhuǎn)變?yōu)槿刍?再凝固區(qū)、再結(jié)晶區(qū)和塑性變形區(qū)。 輕微磨損階段，塑性變形引起的應(yīng)變硬化是使表層硬度升高的原因，也是磨損率沒有大幅增加的原因。發(fā)生嚴(yán)重磨損后，再結(jié)晶和熔化的軟化作用抵消了應(yīng)變硬化作用，從而使硬度下降，正是這種軟化作用使磨損率大幅增加，磨損機(jī)制從輕微磨損轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重磨損。但由于再結(jié)晶和熔化后快速冷卻的細(xì)化晶粒效應(yīng)，嚴(yán)重磨損后的表層硬度仍高于鎂合金的原始硬度。 為了觀察在滑動(dòng)摩擦磨損過程中，表層的塑性變形和顯微組織的演變過程，在0.785m/s滑動(dòng)速度和140N載荷條件下滑動(dòng)摩擦不同距離，發(fā)現(xiàn)只滑動(dòng)摩擦18.84m（100轉(zhuǎn)），亞表層就發(fā)生了大量的塑性變形，隨著磨損距離的增大，塑性變形程度嚴(yán)重，使硬度有所增大。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG146.22
【部分圖文】：

第二章 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法2.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)所采用的材料是 AS31 耐熱鎂合金，AS31 鎂合金的化學(xué)成分如表 2.1所示。試驗(yàn)材料在0.985N載荷下加載20s測(cè)得的維氏硬度平均值為56.8±1.3HV。表 2.1 AS31 鎂合金的化合成分Table 2.1 The chemical composition of AS31 alloy (wt. %)Al Si Zn Mn Ni Cu Mg2.973 0.709 0.105 0.314 0.002 0.001 balance圖 2.1 為 AS31 耐熱鎂合金試樣的 X 射線衍射圖譜。由圖可知：鎂合金主要組成相為α-Mg和Mg2Si 相。Mg2Si 是一種具有高熔點(diǎn)（1085℃）、低密度（1.9g/cm3）、高彈性模量和熱穩(wěn)定性的金屬間化合物，在鎂合金中起到強(qiáng)化相的作用。

圖 2.2 AS31 鎂合金顯微組織的 LSCM 照片F(xiàn)ig.2.2 LSCM image for microstructure of AS31 alloy為了進(jìn)一步確定鎂合金中化合物組成，通過 EDS 分析鎂合金中的化合成分，選取了如圖 2.3 中的小塊狀化合物進(jìn)行能譜分析。測(cè)得的化學(xué)成2 所示。通過化學(xué)成分分析確定了 β-Mg17Al12相的存在。Mg17(AlZn)12

圖 2.2 AS31 鎂合金顯微組織的 LSCM 照片F(xiàn)ig.2.2 LSCM image for microstructure of AS31 alloy為了進(jìn)一步確定鎂合金中化合物組成，通過 EDS 分析鎂合金中的化合成分，選取了如圖 2.3 中的小塊狀化合物進(jìn)行能譜分析。測(cè)得的化學(xué)成.2 所示。通過化學(xué)成分分析確定了 β-Mg17Al12相的存在。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2861178