as31镁合金的滑动摩擦磨损行为研究

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1、AS31镁合金的滑动摩擦磨损行为研究ResearchonslidingwearbehaviorofAS31alloy作者姓名：韩雪专业名称：材料学指导教师：安健教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要镁合金具有优异的室温性能，但是温度超过120℃后，蠕变强度大幅度下降，耐热性能差。AS系镁合金的耐热性能较好且成本低，是最早应用于汽车的耐热镁合金之一，目前已经应用于汽车发动机和空冷汽车发动机曲轴箱等。但是对于AS系耐热镁合金的摩擦学性能的研究报道较少，显然这不利于AS系耐热镁合金在汽车受热部件上的应用。在这样的背景下，本试验对AS31镁合金进行滑动摩擦磨损行为研究

2、。通过销盘式摩擦磨损试验机在室温25℃下对AS31镁合金进行干滑动摩擦磨损试验。在0.1-4.0m/s滑动速度和20-360N载荷条件下，绘制了AS31镁合金的摩擦系数和磨损率随载荷的变化曲线。通过磨损表面形貌的观察，结合磨损率-载荷曲线，确定AS31镁合金在摩擦磨损的过程中存在五种不同的磨损机制，依次为轻微磨损阶段的氧化磨损、磨粒磨损和剥层磨损，以及严重磨损阶段的热软化磨损和表面熔化磨损。并绘制了不同滑动速度下的轻微-严重磨损转变载荷曲线和磨损图（磨损率图和磨损机制转变图）。在0.1m/s和0.5m/s滑动速度下一直处于轻微磨损，没有发生严重磨损。当滑动速度≥0.785m/

3、s时，存在轻微-严重磨损转变，随着滑动速度的增大转变载荷减小。为了研究AS31镁合金的轻微-严重磨损转变与显微组织演变和硬度变化的相关性，对磨损试样亚表层和近表层的塑性变形、组织演变和硬度变化进行了详细分析，为不同磨损机制下的特征和轻微-严重磨损转变提供了良好的判据。轻微磨损阶段，磨损表面塑性变形深度随着载荷的增加而加深，塑性变形引起孪生。进入严重磨损阶段，发生动态再结晶，再结晶晶粒取代了变形组织，亚表层显微组织为再结晶区和塑性变形区。当磨损机制从热软化磨损转变为表面熔化磨损后，亚表层显微组织相应地转变为熔化-再凝固区、再结晶区和塑性变形区。轻微磨损阶段，塑性变形引起的应变硬

4、化是使表层硬度升高的原因，也是磨损率没有大幅增加的原因。发生严重磨损后，再结晶和熔化的软化作用抵消了应变硬化作用，从而使硬度下降，正是这种软化作用使磨损率大幅增加，磨损机制从轻微磨损转变为严重磨损。但由于再结晶和熔化后快速冷却的细化晶粒效应，I严重磨损后的表层硬度仍高于镁合金的原始硬度。为了观察在滑动摩擦磨损过程中，表层的塑性变形和显微组织的演变过程，在0.785m/s滑动速度和140N载荷条件下滑动摩擦不同距离，发现只滑动摩擦18.84m（100转），亚表层就发生了大量的塑性变形，随着磨损距离的增大，塑性变形程度严重，使硬度有所增大。关键词：AS31镁合金，摩擦磨损，磨损机

5、制，塑性变形，组织演变，硬度IIAbstractMagnesiumalloyshaveexcellentperformanceatroomtemperature,butthecreepstrengthdeclinesdramaticallyandthehightemperatureperformanceispoorwhenthetemperatureisover120℃.ASsystemmagnesiumalloysareoneoftheearliestusedheat-resistantmagnesiumalloysinautomobilesduetotheirattrac

6、tivepropertiessuchasgoodheatresistantperformanceandlowcost.Inrecentyears,theyhavebeenusedinautomotiveengineandaircoolingenginecrankcase,etc.However,therearefewstudieshavebeenconductedonthefrictionandwearbehaviorofASsystemmagnesiumalloys.Obviously,itisadisadvantageforASsystemmagnesiumalloyst

7、obeusedashightemperaturepartsofautomobiles.Insuchbackground,thistestisresearchedondryslidingwearbehaviorofAS31alloy.DryslidingweartestsareperformedonAS31alloyusingapin-on-disctestingmachineunder25℃.VariationsincoefficientoffrictionandwearratewithloadforA