表面机械研磨处理对az31变形镁合金摩擦磨损性能的影响

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1、分类号：密级：UDC：学号：405906312075南昌大学硕士研究生学位论文表面机械研磨处理对AZ31变形镁合金摩擦磨损性能的影响TheEffectofSurfaceMechanicalAttritionTreatmentontheSlidingWearBehaviorofAZ31WroughtMagnesiumAlloy付东明培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：曾效舒教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：材料加工工程论文答辩日期：2015年5月24日2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。据我所知，

2、除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，-也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宂所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）:签字日期：>>4年I月沐日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股

3、份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：4导师签名（手写）:<签字日期：年r月：^日签字日期：年r月：^日论文题目姓名学号论文博士□硕士0院/系/所专业—□公开口保密（向校学位办申请获批准为“保密”，年~月后公开)摘要摘要镁合金由于具有比重轻，比强度高，以及优异的阻尼减震、可回收性等特点，在工业中具有十分重要的应用价值和前景。但镁合金的耐磨性能比较差，大大阻碍了其应用，相关镁合金摩擦学的研究也很不足。表面

4、机械研磨处理（SMAT）作为一种简单有效的方式能在金属材料表面形成一层硬度更高晶粒更细的纳米晶层，有报道称SMAT处理对铜、钢、镍和铝材料的耐磨性能有提高。但目前国内外关于SMAT处理对于镁合金的磨损行为研究鲜有报道，而SMAT处理对AZ31镁合金摩擦磨损行为的研究更是没有报告。因此，本文以轧制态AZ31变形镁合金为对象，研究SMAT处理对AZ31镁合金干滑动摩擦磨损行为的影响。本文对轧制态AZ31变形镁合金进行SMAT处理3min，采用光学金相显微镜观察了SMAT处理前后AZ31镁合金的显微组织，通过XRD研究了SMAT处理前后合金的相组成以及织构变化情况，并检测了SMAT处理前后合金的显

5、微硬度与拉伸性能。主要研究了SMAT处理对轧制态AZ31镁合金干滑动摩擦磨损性能的影响。对比SMAT处理前后合金在不同速度以及不同载荷下的干滑动摩擦磨损行为，观察了摩擦系数，计算了磨损率，利用3D轮廓仪、SEM及EDS对磨痕及磨屑的形貌和成分进行了分析，并分析探讨SMAT处理前后镁合金在不同条件下的磨损机制。SMAT处理前后AZ31镁合金的显微组织观察及XRD分析表明，SMAT处理后合金的显微组织沿厚度方向形成了梯度结构变化，表层晶粒得到细化，在表面形成厚度为85μm的超细晶层，从XRD结果分析可知其中最表层为纳米晶，晶粒度为42.7nm，同时表面基体Mg的轧制基面织构明显弱化，取向变得随机

6、。SMAT处理前后AZ31镁合金的硬度测试及拉伸性能实验表明，SMAT处理能显著提高合金的硬度和强度。表层硬度为130.8Hv，提高了52.6%，硬度沿厚度方向呈梯度变化，随着距离表面的距离增加，硬度降低，硬度提高影响区域大概为400μm，在400μm以内硬度变化不大，与基体硬度相当。同时SMAT处理后合金的抗拉强度和屈服强度，分别提高了16.8%和26.2%，但延伸率降低了47.4%。强度和硬度的提高和塑形降低的主要是因为SMAT处理后晶粒细化，抵抗变形的能力提高，强度和硬度提高，但更多的晶界抑制了错位的运动，I摘要所以塑性降低。SMAT处理前后AZ31镁合金的干滑动摩擦磨损试验表明，在低

7、速0.05m/s时，SMAT处理后合金的耐磨性能在载荷为10~30N的范围内有提高，但当载荷超过30N时，合金的耐磨性能反而下降。这主要是因为SMAT处理后合金表面晶粒细化，硬度和强度提高，承载能力更强，切削和犁削减小，耐磨性能提高；但同时SMAT处理后合金硬度更高，韧性降低，在承受冲击载荷而更容易失效，更容易产生裂纹而断裂，随着载荷增加断裂的作用机制也增强，在高载下磨损率上升得更快，耐磨性能下降。而在高速0