连铸连轧镁合金AZ41微观结构与摩擦磨损性能.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJun252014Vol35No61733—1739lSSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducnhkxb@buaaeducn连铸连轧镁合金AZ41微观结构与摩擦磨损性能宋令慧1，王守仁h+，赵宰炯21．济南大学机械工程学院，山东济南2500222．韩国材料科学研究所，韩国昌原641010摘要：为研究铸轧镁合金AZ41板材的摩擦磨损性能，通过连铸连轧制备出镁合金AZ41板材，并观察其铸轧态和热处理态的微观组织结构特点。研究了滑动干摩擦条件下滑动速度和载荷对AZ

2、41镁合金板材摩擦磨损性能的影响，采用扫描电镜观察磨损表面形貌，探讨了其磨损机制，并利用有限元方法模拟了其磨损时的应力分布。结果表明：制备的镁合金AZ41在(1012)上出现了大量压缩孪晶，经热处理后晶粒变为等轴晶；摩擦系数随着转速的增加而升高，在一定范围内随载荷的增加而降低；磨损量随着载荷和转速的增加而增加，低载时磨损机制为磨粒磨损，伴有氧化磨损的发生，高载时其磨损以粘着磨损为主。关键词：连铸连轧；镁合金；微观结构；摩擦磨损；磨损机制中图分类号：V261．3+3；TGl46．2+2文献标识码：A文章编号：10006893(2014)06173307作为最轻的金属结构材料之一，

3、镁合金以其密度低、比强度高、比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽性能优良和易于回收的优点，在空天、汽车和电子等行业应用广泛口]。与铸造镁合金相比，形变镁合金可通过塑性加工成形方式制作成多种结构部件，在强度和延展性方面优势明显。但是，镁合金晶粒的密排六方结构带来的强基面织构取向，限制了其塑性的提高口。。]。传统镁合金板材的生产方式较为繁琐，且获得板材的质量不高阻]，连铸连轧技术作为一种低成本、短流程、近终成形的塑性加工成形方式口]，通过在铸轧过程中参数的控制和调整，以获得具有特殊微观组织结构的镁合金板材，成为目前镁合金板材制造的主要途径‘⋯。在材料加工、成形和装配过程中，摩擦磨损是材

4、料应用中重要的考虑因素。镁合金板材的塑性加工如挤压、轧制、锻造，以及镁合金部件工作时均不可避免地发生摩擦磨损，直至零件工作失效。随着镁合金在工程领域的广泛应用，对镁合金摩擦磨损行为的研究是十分必要的。但在镁合金的研究中，对其摩擦磨损行为的研究报道相对较少口。9]。Habibnejadkoraygem等口叩认为摩擦热引起的软化是导致纯镁和铸态镁合金AZ31较低耐磨性的主要因素。Hiratsuka等口阳在纯镁的干摩擦中得出环境中氧浓度引起了摩擦系数波动的结论。李东南等口21在压铸镁合金AZ91D干摩擦试验中发现，随载荷增加，其磨损机制发生了由氧化、剥层、粘着到熔化的转变。Chen和

5、AplasE”1测试了不同载荷、滑动速度下铸态镁合金AZ91的摩擦性能和磨损机制，得到了镁合金收稿日期：2013—07—18；退修日期：2013—08—01；录用日期：2013—08—15；网络出版时间：2013—08—2615：31网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V201308261531005html基金项目：国家自然科学基金(U1134101)；山东省自然科学基金(ZR2011EMM003)*通讯作者Tel：0531—82765476E-mail：sherman0158@tomcom黾属格式SongLH，WangSR，ChoJHMi

6、crostructureandfrictionwearpropertiesoftwin—roflcastingmagnesiumalloyAZ41FJJActaAeronaut／caetAstronaut／caSin／ca，2014，35(6)：1733—1739宋令慧，王守仁，赵宰炳连铸连轧镁合金AZ41微观结构s摩擦窘损性能!芘航空学报，2014，35(6)：1733—1739航空学报AZ91的摩擦磨损图。An等口41在铸态镁合金Mg。，Zn-Y。和AZ91滑动摩擦的对比研究中，观察到除李东南等报道中出现的4种磨损机制外，还有热软化现象出现。上述报道在选材上集中于纯镁、压铸

7、态或是铸态镁合金摩擦磨损行为研究，对于形变镁合金的摩擦磨损行为鲜见报道。本研究采用连铸连轧方式制备了镁合金AZ41板材，研究了其干滑动摩擦状态下镁合金的摩擦磨损特性，为以铸轧方式制备的镁合金板材的生产实践提供摩擦学方面的参考。1试验在通有SFs和CO：保护气氛下熔炼纯镁，750℃时保温30rain，待其熔化后加入锌锭和Mn、Ca等中问合金，熔化后搅拌，清渣，静置，浇入到铸轧机保温炉中进行连铸连轧。镁合金AZ41铸轧采用如图1所示的水平式双辊铸轧机，轧辊直径为3001Tim，轧辊材料为铜合金，