超細晶鋁合金磨損性能及其摩擦學行為研究

2.16萬字 48頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要 ：大塑性變形(SPD)在過去十年中已經(jīng)成為生產(chǎn)超細晶金屬材料最重要的加工方法。通過SPD工藝生產(chǎn)出來的超細晶金屬平均晶粒尺寸小于1μm，可作為先進的結(jié)構(gòu)和功能材料，在增強純金屬和合金性能方面非常有前景。一般來說，大塑性變形的方式主要有等通道轉(zhuǎn)角擠壓（ECAP），高壓扭轉(zhuǎn)（HPT），以及累積軋制（ARB），多軸鍛造，扭轉(zhuǎn)擠壓和其他方式。超細晶金屬材料具有高強度、超塑性等特點，具有巨大的開發(fā)與應(yīng)用前景，受到世界各國的高度重視。耐磨性是評估超細晶材料作為結(jié)構(gòu)件使用性能的一項重要參數(shù)。然而，磨損性能是一種系統(tǒng)特性，實際上受到很多因素的影響。于是，本文從微觀結(jié)構(gòu)和力學性能著手分析這些影響因素。
本文提出對6061鋁合金用等通道擠壓法進行大塑性變形制備出所需的樣品對樣品進行了力學性能測試和微觀組織表征并在不同條件下研究磨損表面的磨損機制，實驗結(jié)果如下：
（1）經(jīng)預(yù)時效+動態(tài)時效ECAP工藝處理的6061合金抗拉強度由275 MPa提升到344~427MPa；屈服強度由208MPa提升至294~327MPa。伸長率從22.54%降低到15.48%~16.71%。隨著預(yù)時效時間的提高，合金強度逐漸降低；材料塑性的變化規(guī)律同樣為先降低后升高。
（2）分析不同時間預(yù)時效+室溫ECAP4道次6061鋁合金磨損表面，摩擦系數(shù)的變化是類似的。剛開始摩擦系數(shù)變化很大，很不穩(wěn)定，隨后降低并趨于平穩(wěn)狀態(tài)。這是由于滑動起步需要克服的靜摩擦力大，需要更大的切向力克服摩擦。隨后摩擦系數(shù)升高，這是因為滑動摩擦時接觸面上的微凸體是不斷變化和生成的。
（3）通過分析觀察EDS能譜圖，發(fā)現(xiàn)ECAP4道次后6061鋁合金磨損表面容易形成MgO、A12O3薄膜，使得表面耐磨性下降，在接觸應(yīng)力下極易脫落，露出的表面又形成新的氧化薄膜而產(chǎn)生氧化磨損，脫落的磨屑也會導致磨粒磨損。


關(guān)鍵詞：大塑性變形；超細晶；微觀結(jié)構(gòu)；耐磨性；力學性能