ZA40合金摩擦磨損性能研究.pdf

1、本文采用含有3%硅的ZA40合金為研究對象，分別通過T4或T6熱處理工藝及混合鈉鹽和稀土共同變質(zhì)處理，研究不同熱處理工藝和變質(zhì)劑加入量對合金組織、硬度和耐磨性的影響，并將ZA40合金與錫青銅和鋁青銅的耐磨性作了比較。通過光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析及環(huán)塊型摩擦磨損實驗等實驗和分析手段，研究了ZA40合金的顯微組織、斷裂機理和摩擦磨損特性。得到以下主要結(jié)論：
　　(1)ZA40合金組織主要由α相、η相、Si相、ε相和共析體(

2、α+η)組成。ZA40合金加入0.15%混合鑭鈰稀土?xí)r變質(zhì)效果最佳，稀土能細(xì)化合金中的α樹枝晶，抑制共晶硅析出，促使硅元素呈塊狀顆粒析出。
　　(2)富鈰混合稀土變質(zhì)能使ZA40合金抗拉強度和延伸率有所提高，硬度大幅提高。合金拉伸斷口是典型的準(zhǔn)解理斷裂，隨稀土含量增加韌性斷裂傾向增加。含0.15%稀土的ZA40合金耐磨性最好。
　　(3)經(jīng)稀土變質(zhì)后的ZA40合金，在380℃固溶4小時淬火能使合金中粗大的α樹枝晶分解，合金的

3、顯微組織為過飽和的面心立方固溶體α’s相。固溶處理使合金微觀組織均勻分布，使合金的硬度提高。
　　(4)繼固溶淬火之后，在100℃保溫2小時或200℃保溫1小時人工時效處理，使α+η混合物以細(xì)小結(jié)構(gòu)的沉淀物析出。ZA40合金的硬度雖有所降低，但其耐磨性能得到顯著改善(即摩擦系數(shù)和磨痕寬度降低)。
　　(5)鑄態(tài)下，ZA40合金在32#機油潤滑摩擦?xí)r摩擦系數(shù)隨載荷增加先減小后增加；經(jīng)380℃固溶4小時淬火后，摩擦系數(shù)隨載荷增加

4、而一直減小；再繼之以時效處理后，合金的摩擦系數(shù)隨載荷增加基本不變。固溶和時效熱處理后的ZA40合金在低速、重載荷工況下的摩擦磨損性能得到改善。
　　(6)鑄態(tài)ZA40合金在干摩擦條件下磨損表面形貌主要為寬且深的犁溝，磨損機理主要表現(xiàn)為磨粒磨損、其次還有表面疲勞磨損、氧化磨損和粘著磨損；在潤滑條件下磨損表面有金屬剝落現(xiàn)象，磨損機理主要是磨粒磨損。經(jīng)熱處理后，ZA40合金在有機油潤滑摩擦條件下磨損表面很光滑，磨損機理主要為磨粒磨損。<