GW103系列鎂合金摩擦磨損性能的系統(tǒng)化研究.pdf

1、本文以Mg-10Gd-3Y(GW103)系列鎂合金作為研究對(duì)象,采用球-盤(pán)式往復(fù)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)方法,研究不同載荷、速度和溫度下,GW103系列鎂合金的干摩擦和油潤(rùn)滑的摩擦磨損性能。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、維氏硬度計(jì)和材料拉伸機(jī)等設(shè)備,分析不同摩擦磨損機(jī)理,系統(tǒng)研究組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、晶粒尺寸等材料特性對(duì)摩擦磨損性能的影響。
　　對(duì)擠壓態(tài)GW103K鎂合金的摩擦學(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)研究,獲得摩擦系數(shù)和磨損率的變化規(guī)

2、律,并通過(guò)磨損表面形貌、磨屑和磨損斷面確定磨損機(jī)理。結(jié)果表明,隨著載荷增加,磨損率逐漸變大,磨損機(jī)理從磨粒磨損轉(zhuǎn)為氧化磨損,再轉(zhuǎn)為剝層磨損;而隨著摩擦速度的增加,磨損率下降。在速度較低(0.02m/s)的情況下,主要發(fā)生剝層磨損,而當(dāng)速度超過(guò)0.14m/s后,由于摩擦生熱,接觸表面的溫升達(dá)110~130K,從而形成氧化磨損。當(dāng)摩擦溫度升高后,發(fā)生嚴(yán)重的剝層磨損,磨損率增加。但在473K時(shí),變形的磨屑將形成機(jī)械混合層,覆蓋在磨損表面,使得

3、磨損率反而降低。此外,摩擦系數(shù)隨載荷或摩擦速度的增加而減少,并且摩擦系數(shù)與載荷的關(guān)系可以用熱動(dòng)力學(xué)方面的理論來(lái)解釋。
　　對(duì)比擠壓態(tài)、T5態(tài)、鑄態(tài)、T6態(tài)GW103K鎂合金、鑄態(tài)GW103鎂合金和通用AC8A活塞鋁合金后發(fā)現(xiàn),在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,GW103系列鎂合金的摩擦系數(shù)和磨損率都明顯低于AC8A鋁合金。GW103系列鎂合金的摩擦磨損規(guī)律基本相同,而AC8A鋁合金的磨損率隨速度的增加而增加,與鎂合金的磨損規(guī)律相反。此外,當(dāng)溫度

4、升高到473K時(shí),AC8A與對(duì)磨副發(fā)生粘著,說(shuō)明其高溫耐磨性也不如GW103系鎂合金。熱處理工藝提高GW103K鎂合金耐磨性,這可能與粗大的第二相減少和穩(wěn)定的方塊相增多有關(guān)。在鑄態(tài)GW103鎂合金中添加Zr元素,晶粒尺寸顯著減小,但是耐磨性亦隨之降低。
　　在油潤(rùn)滑狀態(tài)下,由于材料接觸面之間油膜層的存在,摩擦系數(shù)明顯降低,磨損率僅為干摩擦?xí)r的5％左右。摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.06~0.09之間,表明摩擦過(guò)程是在邊界潤(rùn)滑的狀態(tài)下進(jìn)行的。另