AZ31B鎂合金微動摩擦化學機理研究.pdf

1、隨著科技的進步，節能減排成為社會熱點。目前，鎂合金廣泛應用于汽車、航天航空和電子等產業，且鎂合金的摩擦基礎研究主要集中在滑動磨損、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，在微動過程中摩擦化學行為將對其微動特性和損傷機理有較大影響，但是關于鎂合金的高溫微動研究較少。本文選用AZ31B變形鎂合金塊與GCr15鋼球進行不同溫度條件下的切向微動試驗，不僅豐富了鎂合金高溫微動磨損研究數據，而且發展了微動摩擦化學機理的基礎

2、理論。
　　微動磨損試驗后，利用光學顯微鏡(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射線光電子能譜儀(XPS)和白光干涉表面形貌儀等·對磨痕微觀形貌和成分等進行分析，研究了AZ31B鎂合金的微動損傷機理和摩擦化學行為。獲得的主要結論如下:
　?。ㄒ唬〢Z31B鎂合金微動磨損的運行特性
　　建立AZ31B鎂合金在室溫條件下的微動運行工況圖并系統研究了溫度對微動運行特性的影響

3、。結果表明，隨著位移幅值的增加或者法向載荷的減小，微動運行區域由部分滑移區逐漸向混合區和滑移區轉變。溫度的變化對微動運行區域特性的影響較小當微動運行區域不同時，摩擦系數隨循環周期的變化曲線呈現不同的規律。在滑移區，溫度升高，使得摩擦系數在上升階段的增長速率增大，峰值升高，到達最大值和穩定階段所需的循環次數縮短。
　?。ǘ〢Z31B鎂合金微動磨損的損傷機理
　　AZ31B鎂合金在不同微動區域的特征總結如下:在部分滑移區，溫度

4、并未改變磨損機制，主要的磨損機制為磨粒磨損和氧化磨損;在混合區，磨損機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，磨損機制主要為剝層、磨粒磨損和氧化磨損，在300℃時，磨粒磨損較輕微，且伴隨著材料轉移。當循環次數相同時，隨溫度的升高，磨損體積先降低后升高。在103和104循環次數條件下，200℃的磨損體積最小。
　?。ㄈ┙佑|界面磨屑層的演變過程
　　在不同溫度和循環次數條

5、件下，研究了在微動過程中接觸界面磨屑層的演變過程和磨屑的成分。研究結果顯示: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，溫度升高加快了磨屑層的形成，但導致磨屑的含氧量降低。磨屑最初在心部壓實，隨后向邊緣擴展，附著整個接觸區域。在磨損過程中，空氣中的水蒸氣和CO2進入接觸界面，參與了摩擦化學反應。常溫下，磨屑層松散，其成分主要是Mg(OH)2、MgO和MgCO3。循環次數的增加或者溫度的升高均促進M