az51镁合金摩擦磨损性能研究

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1、AZ51镁合金摩擦磨损性能研究ResearchondryslidingwearpropertyofAZ51magnesiumalloy作者姓名：苏腾飞专业名称：材料学指导教师：安健学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日AZ51镁合金摩擦磨损性能研究摘要镁合金具有低密度、高比强度、良好的铸造和加工变形性能，在航空航天和汽车工业中具有很大的应用潜力，然而较差的抗磨损性能严重阻碍了镁合金的进一步应用。摩擦磨损性能不仅是压力加工过程中不可忽视的一项重要指标，对加工材料表面质量和性能有重大影响，也是构件服役过程中的参考标准，因此研究镁合金摩擦磨损性能具有重要的实际应用价值。本论文选用AZ51铸

2、造镁合金在干滑动磨损状态下进行研究，通过改变滑动速率、加载载荷和滑动距离对磨损过程中的硬度、组织和磨损行为变化进行分析，研究发现AZ51镁合金磨损分为轻微和严重磨损，轻微磨损包括氧化磨损、磨粒磨损和剥层磨损，严重磨损以热软化磨损和熔化磨损为主。在磨损过程中，磨损机制随着滑动速率、距离和加载载荷的增大由轻微磨损机制向严重磨损机制转变，磨损表面硬度与磨损机制转变紧密相关，滑动速率0.1m/s时磨损表面只存在应变硬化作用，可作为轻微-严重磨损转变硬度标准线。在一定滑动速率下，硬度值高于此线，发生轻微磨损，低于此线，发生严重磨损。在低速磨损，加载载荷较小时，磨损表面发生微观切削作用，导致磨损率和摩擦

3、系数比中高滑动速率下，加载相同载荷时偏高。载荷增大时，磨损表面热积累增多，材料塑性增强，切削作用下降，摩擦系数降低。严重磨损阶段，磨损率曲线在材料发生热软化后急剧增长，然而由于β-Mg17Al12共晶体的熔化吸热，会造成磨损率曲线非连续性增长，使磨损率曲线出现短暂平台甚至下降现象。磨损过程伴随材料组织变化，轻微磨损阶段，磨损表面发生形变，随摩擦热积累增多，磨损表面温度升高，化合物逐渐发生部分溶解。应变随深度增加而减小，形变强化效果减弱，硬度值逐渐接近原始组织硬度。在严重磨损阶段，表层晶粒发生再结晶，化合物发生明显溶解，当表面温度高于熔化温度，磨损表层变形晶粒完全转化为细小等轴的熔化-凝固晶粒

4、，造成表面硬度下降。磨损过程中组织演变基本遵循：形变积累→再结晶→熔化-凝固的规律，影响硬度和磨损行为，造成磨损率变化。I应变和温度共同主导磨损行为，当应变作用较强时，磨损表层组织发生应变强化，硬度增加，耐磨性增强，表现为轻微磨损；温度作用较强时，磨损表层组织发生再结晶软化，硬度下降，磨损表面出现热挤压形态，耐磨性下降，表现为严重磨损。关键词：镁合金，磨损行为，再结晶，硬度IIResearchondryslidingwearpropertyofAZ51magnesiumalloyAbstractMagnesiumalloyshavebeenconsideredasaprospectivema

5、terialtolightentheweightofstructuralcomponentsofautomobilesandaircraftsbecauseoftheirlowdensity,highstrength-to-weightratio,goodmachinabilityandmechanicalproperties，However,poorwearresistancehasalwaysbeenaseriousdrawbacktothefurtherapplicationofmagnesiumalloys.Thewearpropertyisnotonlyanindispensabl

6、eindicatorformetalformingthroughgreatinfluencesonmaterialpropertiesandsurfacequalitybutalsoavitalreferencepropertyforcomponentsserviceprocess,soresearchonmagnesiumwearpropertyhasimportantmeaningtoourindustrialsociety.Thepresentpaperpresentstheresultsofanexperimentalstudyofcorrelationbetweenthemicro

7、structureevolution,hardnesschangeandwearbehaviorthroughcomparingthedifferentslidingvelocity,distanceandloadofAZ51magnesiumdryslidingwearprocess.Resultsindicatefivemainwearmechanismswereobservedwhichareabras