ZM5鎂合金及其微弧氧化陶瓷層的沖擊磨損特性研究.pdf

1、作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，近年來鎂合金在汽車、航空航天、家用電器等行業(yè)得到了廣泛運(yùn)用，其各種摩擦磨損問題也日益凸現(xiàn)，然而目前有關(guān)其磨損機(jī)理的研究還主要集中在滑動(dòng)磨損，對法向沖擊下磨損機(jī)理的研究幾乎還未見報(bào)道。目前已有由鎂合金制造的發(fā)動(dòng)機(jī)箱體和變速箱等汽車零部件，本文擬模擬此類鎂合金零部件可能遇到的振動(dòng)沖擊現(xiàn)象，研究鎂合金在沖擊條件下的損傷機(jī)理，探討影響鎂合金沖擊磨損性能的因素，具有重要的實(shí)際意義和理論意義。 本文利用自制的沖擊磨損

2、試驗(yàn)機(jī)，對ZM5鎂合金及其微弧氧化陶瓷層進(jìn)行了試驗(yàn)研究。系統(tǒng)地考察了載荷及沖擊次數(shù)對沖擊磨損行為的影響；借助激光共焦顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜儀及表面輪廓儀等對磨損深度、面積及表面形貌進(jìn)行測量分析，探討了沖擊磨損機(jī)理，得出如下主要結(jié)論； 1．沖擊磨損是磨損與疲勞的復(fù)合過程。對鎂合金基體而言，其損傷主要表現(xiàn)出疲勞的特征，磨損深度及面積隨沖擊次數(shù)的增加而非線性增加。沖擊磨損初期的主要損傷形式是塑性變形和塑性堆積，且變

3、形深度增加較快；隨著沖擊次數(shù)的增加，在沖擊坑邊緣和中心之間開始出現(xiàn)粘著磨損，并伴有撕裂的特征；后期由于材料表層產(chǎn)生加工硬化，深度增加速率減緩，表面及次表層裂紋萌生，裂紋擴(kuò)展相交后導(dǎo)致材料發(fā)生疲勞剝層失效，由LCSM測得的剝層厚度約為0.7 μm。 2．鎂合金微弧氧化陶瓷層由最外層疏松層、中間層致密層及界面層組成。沖擊過程初期，疏松層中大量微凸體首先與沖頭接觸，在反復(fù)沖擊力作用下被破壞，表面材料或剝落，或向?qū)δゼD(zhuǎn)移，造成初期磨損

4、量較大，磨損深度曲線增加較快;隨后過程中，試樣間接觸應(yīng)力減小，磨屑層形成以及基體塑性變形抗力提高等因素使得后期磨損深度及面積增加減緩。陶瓷層損傷是磨損與疲勞交替作用造成的，即其沖擊磨損呈現(xiàn)這樣一個(gè)過程：磨屑形成-磨屑層形成-磨屑層疲勞剝落-新的磨屑形成-新磨屑層形成-磨屑層再剝落。 3．在本試驗(yàn)的兩種沖擊載荷下，鎂合金微弧氧化陶瓷層的磨損深度及面積均大于鎂合金基體，并且，陶瓷層的磨損速率比基體的磨損速率快。試驗(yàn)結(jié)果表明，與滑動(dòng)磨