【摘要】：鎂合金是具有良好室溫性能的輕質(zhì)金屬材料。其應(yīng)用范圍非常廣泛。但在較高溫度使用時,合金的性能會有所降低,不利于合金的使用。稀土耐熱鎂合金是非常有潛力且高溫性能優(yōu)異的鎂合金。其中Mg-Gd-Y-Zr系合金的性能較突出,但是對Mg-Gd-Y-Zr系耐熱合金磨損性能的研究很有限,進(jìn)而限制了合金在摩擦學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,例如活塞、傳動部件等汽車零部件都要求具有一定的耐磨性能。因此,對Mg-Gd-Y-Zr系合金磨損性能的研究很有必要。本實驗在室溫下研究Mg-10Gd-1.4Y-0.4Zr合金的摩擦磨損性能。所用載荷范圍為20-380N,滑動速度范圍為0.2-4.0m/s,轉(zhuǎn)數(shù)為3000r。摩擦副為高碳鉻鋼,硬度為57HRC。通過掃描電鏡觀察試樣磨損表面并結(jié)合摩擦系數(shù)曲線和磨損率曲線分析摩擦過程中的磨損機制和繪制磨損轉(zhuǎn)變圖。通過激光共聚焦掃描顯微鏡對試樣近表面和亞表面組織進(jìn)行觀察,研究轉(zhuǎn)變前后組織變化。對亞表面進(jìn)行硬度測試,研究亞表面的硬度變化。實驗結(jié)果表明,受滑動速度、加載載荷和磨損機制的影響,Mg-10Gd-1.4Y-0.4Zr合金的摩擦系數(shù)隨載荷呈逐漸降低趨勢。磨損率隨載荷呈遞增趨勢并在輕微到嚴(yán)重轉(zhuǎn)變載荷處快速增加。磨損率的增長趨勢與磨損機制密切相關(guān)。Mg-10Gd-1.4Y-0.4Zr合金摩擦磨損過程中存在五種磨損機制,磨粒磨損、氧化磨損、剝層磨損、熱軟化磨損和熔化磨損。前三種為輕微磨損,后兩種為嚴(yán)重磨損�；瑒铀俣葹�0.2m/s和0.5m/s時輕微-嚴(yán)重轉(zhuǎn)變載荷均為100 N�；瑒铀俣仍�0.785-4.0m/s的范圍內(nèi)輕微-嚴(yán)重的轉(zhuǎn)變載荷呈遞減趨勢,分別從140N降到40N。輕微-嚴(yán)重轉(zhuǎn)變時,在應(yīng)力和溫度的作用下,亞表面組織發(fā)生了變化。輕微磨損時,亞表面組織發(fā)生塑性變形,近表層第二相破碎并有孿晶產(chǎn)生,硬度會明顯提高,其變形程度和硬度隨載荷增加而增加,隨深度增加而減小。嚴(yán)重磨損時,磨損表面發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶,產(chǎn)生細(xì)小再結(jié)晶晶粒。隨著載荷或者滑動速度的增加,磨損表面發(fā)生熔化,有熔化-凝固產(chǎn)生的小晶粒生成,無孿晶生成,近表面第二相溶解并且硬度比轉(zhuǎn)變前時的硬度低。磨損過程中,磨損表面硬度在轉(zhuǎn)變載荷附近達(dá)到峰值。輕微磨損階段,磨損表面的硬度受形變硬化的影響,硬度會遠(yuǎn)超過鑄態(tài)組織硬度并隨載荷增加而升高。嚴(yán)重磨損階段,磨損表面的硬度受動態(tài)再結(jié)晶晶粒和熔化-凝固產(chǎn)生的晶粒的影響,硬度會降低,但也高于鑄態(tài)組織硬度。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.22

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