激光沖擊強(qiáng)化鎂合金的組織與摩擦磨損性能研究.pdf

1、由于鎂合金具有質(zhì)量輕、比剛度和比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、以及易于回收利用等眾多優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于汽車(chē)、電子工業(yè)、航空航天及生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域，成為目前有色金屬領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對(duì)象。但其硬度和抗塑性剪切能力均較弱，且耐磨、耐腐蝕性能差，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了其在工業(yè)及其他領(lǐng)域的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。因此，通過(guò)強(qiáng)化途徑改善鎂合金的這些力學(xué)性能，特別是通過(guò)激光強(qiáng)化處理來(lái)對(duì)其進(jìn)行表面改性，優(yōu)化鎂合金的微觀組織和機(jī)械性能，進(jìn)而提高其耐磨、耐腐蝕性能有十分重要的理論和

2、現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于以上論述，本文利用激光沖擊強(qiáng)化處理(Laser Shock Processing即LSP)）技術(shù)對(duì)AZ31鎂合金進(jìn)行強(qiáng)化處理，并在不同的條件下進(jìn)行退火處理。通過(guò)對(duì)LSP鎂合金及對(duì)沖擊合金退火處理后試樣的金相組織和透射電鏡(TEM)照片的分析，研究了 LSP技術(shù)對(duì) AZ31鎂合金微觀組織的影響；在室溫條件下通過(guò)對(duì)不同狀態(tài)的鎂合金進(jìn)行顯微硬度測(cè)試和拉伸試驗(yàn)，使用掃描電鏡(SEM)對(duì)拉伸斷口進(jìn)行分析，研究了強(qiáng)化處理技

3、術(shù)及隨后的退火工藝對(duì)其力學(xué)性能的影響；利用 UMT-2摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì) AZ31鎂合金進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，并采用掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)等方法分析不同狀態(tài)下的鎂合金的摩擦磨損性能以及摩擦磨損機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明：在激光沖擊作用下， AZ31鎂合金表面發(fā)生了劇烈塑性變形，并產(chǎn)生高密度的位錯(cuò)和孿晶，這些位錯(cuò)和孿晶破壞了原始晶界，晶粒得到細(xì)化，并形成亞晶。此外在超高應(yīng)變率的激光脈沖強(qiáng)化作用下，合金內(nèi)的析出相被打碎，分布更

4、均勻、更彌散，進(jìn)一步提高了鎂合金的力學(xué)性能。而適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚硎箯?qiáng)化后的鎂合金組織結(jié)構(gòu)分布更均勻。激光沖擊強(qiáng)化后的合金的表面硬度顯著提高，比固溶時(shí)效態(tài)提高了約70％，抗拉強(qiáng)度也提高了約24%，而伸長(zhǎng)率提高了16.7%。結(jié)果說(shuō)明 LSP技術(shù)顯著地改善 AZ31鎂合金的微觀組織和力學(xué)性能，同時(shí)適當(dāng)溫度和時(shí)間的退火處理對(duì)激光沖擊鎂合金的力學(xué)性能的提高也有一定的作用。
　　相同條件下，激光沖擊強(qiáng)化處理后AZ31鎂合金的摩擦磨損性能明顯得到改

5、善。從磨痕和磨屑SEM形貌及磨屑EDS分析可知：激光沖擊試樣的磨損是以磨粒磨損為主并存在大量的氧化磨損，相比較未激光沖擊試樣的磨損主要以分層剝落磨損為主，磨損狀況明顯減輕，磨損機(jī)理發(fā)生了改變。對(duì)沖擊后鎂合金進(jìn)行不同條件的退火處理，結(jié)果表明：適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に嚳梢栽谝欢ǔ潭壬线M(jìn)一步改善激光沖擊鎂合金的耐磨性。隨著載荷的增加，鎂合金在激光沖擊后磨損失重量有所增加，摩擦系數(shù)變化不大，其磨損機(jī)制開(kāi)始由磨粒磨損、氧化磨損、剝落磨損到嚴(yán)重的剝落磨損的轉(zhuǎn)