Mg-3Al-0.4Si镁合金高温磨损行为研究
发布时间：2020-07-18 19:41
【摘要】：镁合金是一种重要的轻质金属结构材料,由于较高的比强度和良好的铸造性能而受到广泛的关注,在航空航天及汽车工业领域的应用前景广阔,采用镁合金制造汽车零部件可以减轻车身重量、减少尾气排放、节约资源等。但是随着对镁合金研究的深入,其作为结构金属材料的缺点也体现出来,比如在高温下力学性能和蠕变性能较差,耐磨性较差等。由于这些不足,使得镁合金在一些工况要求较高领域的应用受到限制,如汽车发动机活塞。因此,研究并开发耐磨性较好的耐热镁合金是解决其发展受限问题的重要途径。本文采用干摩擦磨损的方式对Mg-3Al-0.4Si合金进行了不同温度、不同滑动速度、不同载荷下的磨损试验,温度选取范围为50-200℃,滑动速度选取范围为0.785-4m/s,加载范围为10-280N。通过对磨损后的试样表面进行观察并分析其化学元素含量,对比磨损率的变化趋势,从而判断磨损转变方式及磨损转变点,绘制轻微-严重磨损转变图和磨损机制转变图。然后研究了亚表层的组织演变和硬度变化,从而进一步分析轻微-严重磨损转变发生的原因,经过探究,得到以下几项结论:Mg-3Al-0.4Si合金的磨损行为主要可以分为两大类:轻微磨损与严重磨损,其中轻微磨损主要包括磨粒磨损、氧化磨损、剥层磨损、伴随着表面氧化的剥层磨损,而严重磨损则包括热软化磨损、表面熔化磨损和伴随着表面氧化的表面熔化磨损,从轻微磨损到严重磨损的转折载荷可以用来表征磨损转变,随着滑动速度的增大或实验温度的升高,转变载荷趋向于变小。材料发生轻微-严重磨损转变的根本原因是近表层发生动态再结晶,所以,当摩擦热的积累达到材料的动态再结晶温度时,材料进入严重磨损阶段。亚表层组织在轻微-严重磨损转变过程中也发生着演变,在50-200℃下,显微组织经历了从塑性变形到动态再结晶的转变过程,亚表层材料的塑性变形会产生应变硬化效应,而再结晶则会使表面层发生软化,通过硬度测试证实了这一过程的出现。在200℃时,由于实验温度超过了合金的静态再结晶温度,在实验过程中材料发生了静态再结晶现象,因此磨损影响区(FAZ)的结构与50-150℃的情况有很大的不同,在轻微磨损阶段,磨损影响区由塑性变形区+静态再结晶混合区、静态再结晶区和塑性变形区组成,而在严重磨损阶段,磨损影响区由动态再结晶(DRX)区、静态再结晶区、塑性变形区组成。在50-200℃温度范围内,轻微-严重磨损转变仍然符合接触面动态再结晶温度准则,利用这个准则,可以预测特定温度下转变载荷的大小。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22
【图文】：
所选用的材料为 Mg-3Al-0.4Si 镁合金，合金在保护气条件下使成型，Mg-3Al-0.4Si 镁合金的化学成分如表 2.1 所示，使用显的基体硬度为 61±1.2HV，加载载荷为 1N，保荷时间为 15s。表 2.1 Mg-3Al-0.4Si 化学成分Table2.1 The chemical composition of Mg-3Al-0.4Si alloy Rigaku 型 X 射线衍射仪对合金进行分析，得到的 Mg-3Al-0.4衍射图谱如图 2.1 所示，从衍射图中可以看出 Mg-3Al-0.4Si主要组织成分为α-Mg 基体相、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
图 2.2 Mg-3Al-0.4Si 合金金相照片Fig.2.2 Microstructure of Mg-3Al-0.4Si alloy的相变和力学性能A-7型差示热分析仪测定Mg-3Al-0.4Si耐热镁合金各相的转的差热分析曲线图，可以观察到，在不断的加热过程中，吸热峰，第一个吸热峰的起始温度在 354.4℃，对应的是解温度，第二个吸热峰的起始温度在 480.1℃，对应的7Al12）的熔化温度，之后，α-Mg 初生相逐渐熔化直至
图 2.3 Mg-3Al-0.4Si 合金差热分析曲线图Fig.2.3 DTAthermogram of Mg-3Al-0.4Si alloy摩擦磨损的实验过程中，试样要持续受到垂直于接触面的纵向向的压力值在一定的范围内波动，所以研究原材料的压缩应力果的分析具有重要的意义，将 Mg-3Al-0.4Si 合金切割成Ф6×1，使用 MTS-810 型万能压缩机对试样进行压缩实验，如图 2.4曲线，从图中可以看出，Mg-3Al-0.4Si 合金抗压强度为 295.应变为 16.44%。用 HV-1000 显微硬度测量仪测量实验材料基约为 61±1.2HV。
本文编号：2761343
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22
【图文】：
所选用的材料为 Mg-3Al-0.4Si 镁合金，合金在保护气条件下使成型，Mg-3Al-0.4Si 镁合金的化学成分如表 2.1 所示，使用显的基体硬度为 61±1.2HV，加载载荷为 1N，保荷时间为 15s。表 2.1 Mg-3Al-0.4Si 化学成分Table2.1 The chemical composition of Mg-3Al-0.4Si alloy Rigaku 型 X 射线衍射仪对合金进行分析，得到的 Mg-3Al-0.4衍射图谱如图 2.1 所示，从衍射图中可以看出 Mg-3Al-0.4Si主要组织成分为α-Mg 基体相、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
图 2.2 Mg-3Al-0.4Si 合金金相照片Fig.2.2 Microstructure of Mg-3Al-0.4Si alloy的相变和力学性能A-7型差示热分析仪测定Mg-3Al-0.4Si耐热镁合金各相的转的差热分析曲线图，可以观察到，在不断的加热过程中，吸热峰，第一个吸热峰的起始温度在 354.4℃，对应的是解温度，第二个吸热峰的起始温度在 480.1℃，对应的7Al12）的熔化温度，之后，α-Mg 初生相逐渐熔化直至
图 2.3 Mg-3Al-0.4Si 合金差热分析曲线图Fig.2.3 DTAthermogram of Mg-3Al-0.4Si alloy摩擦磨损的实验过程中，试样要持续受到垂直于接触面的纵向向的压力值在一定的范围内波动，所以研究原材料的压缩应力果的分析具有重要的意义，将 Mg-3Al-0.4Si 合金切割成Ф6×1，使用 MTS-810 型万能压缩机对试样进行压缩实验，如图 2.4曲线，从图中可以看出，Mg-3Al-0.4Si 合金抗压强度为 295.应变为 16.44%。用 HV-1000 显微硬度测量仪测量实验材料基约为 61±1.2HV。
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
1 程素玲;杨根仓;樊建锋;周尧和;;铸造镁合金的发展及其展望[J];材料导报;2005年02期
2 张诗昌,魏伯康,林汉同;耐高温压铸镁合金的发展及研究现状[J];中国稀土学报;2003年S1期
3 I.M.Baghni,吴荫顺,李久青,杜翠薇,张巍;Mechanical properties and potential applications of magnesium alloys[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2003年06期
4 袁广银,刘满平,王渠东,朱燕萍,丁文江;Mg-Al-Zn-Si合金的显微组织细化[J];金属学报;2002年10期
5 刘海峰,侯骏,刘耀辉,佟国栋,孟嬴,刘文辉;压铸镁合金高温蠕变研究现状及进展[J];铸造;2002年06期
6 刘子利,丁文江,袁广银,朱燕萍;镁铝基耐热铸造镁合金的进展[J];机械工程材料;2001年11期
7 莫易敏,邹岚,赵源;磨损自补偿的摩擦学原理[J];润滑与密封;1998年05期
本文编号：2761343
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