【摘 要】
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21世纪以来,随着现代工业的迅猛发展,对结构材料在轻量化和环保等方面的要求越来越高。镁合金在这两个方面效果卓著,因为其与铝合金相比密度低而强度高,被认为是下一代轻质合金结构材料。此外,它们还具有较高的加工质量,良好的铸造性以及可回收性。尤其期望镁合金在航空航天,汽车,通讯等行业得到更广泛的应用。但是,由于Mg-Al(AZ和AM)合金的高温机械性能不理想,而Mg-Gd-Y-Zr系合金因为稀土元素的加
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21世纪以来,随着现代工业的迅猛发展,对结构材料在轻量化和环保等方面的要求越来越高。镁合金在这两个方面效果卓著,因为其与铝合金相比密度低而强度高,被认为是下一代轻质合金结构材料。此外,它们还具有较高的加工质量,良好的铸造性以及可回收性。尤其期望镁合金在航空航天,汽车,通讯等行业得到更广泛的应用。但是,由于Mg-Al(AZ和AM)合金的高温机械性能不理想,而Mg-Gd-Y-Zr系合金因为稀土元素的加入有望突破阻碍,因此,本文中将对Mg-Gd-Y-Zr系合金在高温条件下的干滑动磨损性能进行研究。本试验在销盘式磨损试验机上,在20-200℃的温度范围内以3.0m/s和0.5m/s的速度和5-380N的载荷范围内研究铸态Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金的干滑动磨损特性。获取磨损率并针对每个测试温度下的负载作图。在每个测试温度下,磨损率与负载的关系曲线上都有一个转折点。它对应了轻微至严重的磨损转变。通过SEM观察磨损表面的形态和EDS测定磨损表面的成分证实了磨损机理。绘制了高温磨损机理转变图,其中指示了轻微和严重磨损区域。比较了在两个不同区域中磨损的样品之间亚表层的微观结构和显微硬度的差异。最终得到如下结论:在3.0m/s下的轻微磨损阶段包括的磨损机理有剥层磨损+表面氧化、轻微塑性变形+表面氧化、轻微塑性变形+轻微表面氧化;在严重磨损阶段的磨损机理有严重塑性变形+氧化层剥落、严重塑性变形、表面熔化磨损。在0.5m/s下的轻微磨损阶段包括的磨损机理有磨粒磨损+氧化磨损、剥层磨损+表面氧化、轻微塑性变形+轻微表面氧化;在严重磨损阶段的磨损机理有严重塑性变形+表面氧化、严重塑性变形+氧化层剥落、严重塑性变形以及表面熔化磨损。发现表面材料的动态再结晶(DRX)软化是轻微至严重磨损转变的原因。转变前后摩擦影响区(FAZ)的亚表层组织是不同的,在轻微磨损阶段摩擦影响区就是单一的塑性变形区,在严重磨损阶段摩擦影响区由塑性变形区和动态再结晶区构成,这使得硬度曲线出现V型区,在转变载荷和测试温度之间发现了近似线性关系,这表明即使在高温下,合金的轻微至严重磨损转变仍遵循表面温度准则。临界表面温度是合金的DRX温度。在3.0m/s的滑动速度下根据转变载荷对测试温度的线性拟合分析,得到Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金发生轻微-严重磨损转变的表面动态再结晶温度约为279.3℃。
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