AZ31B鎂合金微動(dòng)摩擦化學(xué)機(jī)理研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，節(jié)能減排成為社會(huì)熱點(diǎn)。目前，鎂合金廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航天航空和電子等產(chǎn)業(yè)，且鎂合金的摩擦基礎(chǔ)研究主要集中在滑動(dòng)磨損、腐蝕磨損及表面改性的摩擦磨損等方面。由于鎂元素比較活潑，容易氧化，在微動(dòng)過(guò)程中摩擦化學(xué)行為將對(duì)其微動(dòng)特性和損傷機(jī)理有較大影響，但是關(guān)于鎂合金的高溫微動(dòng)研究較少。本文選用AZ31B變形鎂合金塊與GCr15鋼球進(jìn)行不同溫度條件下的切向微動(dòng)試驗(yàn)，不僅豐富了鎂合金高溫微動(dòng)磨損研究數(shù)據(jù)，而且發(fā)展了微動(dòng)摩擦化學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)

2、理論。
　　微動(dòng)磨損試驗(yàn)后，利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDX)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、X射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS)和白光干涉表面形貌儀等·對(duì)磨痕微觀(guān)形貌和成分等進(jìn)行分析，研究了AZ31B鎂合金的微動(dòng)損傷機(jī)理和摩擦化學(xué)行為。獲得的主要結(jié)論如下:
　?。ㄒ唬〢Z31B鎂合金微動(dòng)磨損的運(yùn)行特性
　　建立AZ31B鎂合金在室溫條件下的微動(dòng)運(yùn)行工況圖并系統(tǒng)研究了溫度對(duì)微動(dòng)運(yùn)行特性的影響

3、。結(jié)果表明，隨著位移幅值的增加或者法向載荷的減小，微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域由部分滑移區(qū)逐漸向混合區(qū)和滑移區(qū)轉(zhuǎn)變。溫度的變化對(duì)微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域特性的影響較小當(dāng)微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域不同時(shí)，摩擦系數(shù)隨循環(huán)周期的變化曲線(xiàn)呈現(xiàn)不同的規(guī)律。在滑移區(qū)，溫度升高，使得摩擦系數(shù)在上升階段的增長(zhǎng)速率增大，峰值升高，到達(dá)最大值和穩(wěn)定階段所需的循環(huán)次數(shù)縮短。
　　（二）AZ31B鎂合金微動(dòng)磨損的損傷機(jī)理
　　AZ31B鎂合金在不同微動(dòng)區(qū)域的特征總結(jié)如下:在部分滑移區(qū)，溫度

4、并未改變磨損機(jī)制，主要的磨損機(jī)制為磨粒磨損和氧化磨損;在混合區(qū)，磨損機(jī)制主要為剝層和磨痕邊緣氧化磨損，室溫條件下還伴隨磨粒磨損，而在300℃下伴隨粘著磨損;在滑移區(qū)，磨損機(jī)制主要為剝層、磨粒磨損和氧化磨損，在300℃時(shí)，磨粒磨損較輕微，且伴隨著材料轉(zhuǎn)移。當(dāng)循環(huán)次數(shù)相同時(shí)，隨溫度的升高，磨損體積先降低后升高。在103和104循環(huán)次數(shù)條件下，200℃的磨損體積最小。
　　（三）接觸界面磨屑層的演變過(guò)程
　　在不同溫度和循環(huán)次數(shù)條

5、件下，研究了在微動(dòng)過(guò)程中接觸界面磨屑層的演變過(guò)程和磨屑的成分。研究結(jié)果顯示:隨著位移幅值的增加，磨痕表面形成的氧化磨屑層的面積增大，且磨屑含氧量增大。在滑移區(qū)，溫度升高加快了磨屑層的形成，但導(dǎo)致磨屑的含氧量降低。磨屑最初在心部壓實(shí)，隨后向邊緣擴(kuò)展，附著整個(gè)接觸區(qū)域。在磨損過(guò)程中，空氣中的水蒸氣和CO2進(jìn)入接觸界面，參與了摩擦化學(xué)反應(yīng)。常溫下，磨屑層松散，其成分主要是Mg(OH)2、MgO和MgCO3。循環(huán)次數(shù)的增加或者溫度的升高均促進(jìn)M