激光沖擊強化鎂合金的組織與摩擦磨損性能研究.pdf

1、由于鎂合金具有質(zhì)量輕、比剛度和比強度高、導熱性好、以及易于回收利用等眾多優(yōu)點，已被應用于汽車、電子工業(yè)、航空航天及生物醫(yī)學等眾多領域，成為目前有色金屬領域的重點研究對象。但其硬度和抗塑性剪切能力均較弱，且耐磨、耐腐蝕性能差，這些缺點嚴重阻礙了其在工業(yè)及其他領域的進一步廣泛應用。因此，通過強化途徑改善鎂合金的這些力學性能，特別是通過激光強化處理來對其進行表面改性，優(yōu)化鎂合金的微觀組織和機械性能，進而提高其耐磨、耐腐蝕性能有十分重要的理論和

2、現(xiàn)實意義。
　　基于以上論述，本文利用激光沖擊強化處理(Laser Shock Processing即LSP)）技術對AZ31鎂合金進行強化處理，并在不同的條件下進行退火處理。通過對LSP鎂合金及對沖擊合金退火處理后試樣的金相組織和透射電鏡(TEM)照片的分析，研究了 LSP技術對 AZ31鎂合金微觀組織的影響；在室溫條件下通過對不同狀態(tài)的鎂合金進行顯微硬度測試和拉伸試驗，使用掃描電鏡(SEM)對拉伸斷口進行分析，研究了強化處理技

3、術及隨后的退火工藝對其力學性能的影響；利用 UMT-2摩擦磨損試驗機對 AZ31鎂合金進行摩擦磨損實驗，并采用掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)等方法分析不同狀態(tài)下的鎂合金的摩擦磨損性能以及摩擦磨損機理。
　　研究結(jié)果表明：在激光沖擊作用下， AZ31鎂合金表面發(fā)生了劇烈塑性變形，并產(chǎn)生高密度的位錯和孿晶，這些位錯和孿晶破壞了原始晶界，晶粒得到細化，并形成亞晶。此外在超高應變率的激光脈沖強化作用下，合金內(nèi)的析出相被打碎，分布更

4、均勻、更彌散，進一步提高了鎂合金的力學性能。而適當?shù)耐嘶鹛幚硎箯娀蟮逆V合金組織結(jié)構(gòu)分布更均勻。激光沖擊強化后的合金的表面硬度顯著提高，比固溶時效態(tài)提高了約70％，抗拉強度也提高了約24%，而伸長率提高了16.7%。結(jié)果說明 LSP技術顯著地改善 AZ31鎂合金的微觀組織和力學性能，同時適當溫度和時間的退火處理對激光沖擊鎂合金的力學性能的提高也有一定的作用。
　　相同條件下，激光沖擊強化處理后AZ31鎂合金的摩擦磨損性能明顯得到改

5、善。從磨痕和磨屑SEM形貌及磨屑EDS分析可知：激光沖擊試樣的磨損是以磨粒磨損為主并存在大量的氧化磨損，相比較未激光沖擊試樣的磨損主要以分層剝落磨損為主，磨損狀況明顯減輕，磨損機理發(fā)生了改變。對沖擊后鎂合金進行不同條件的退火處理，結(jié)果表明：適當?shù)耐嘶鸸に嚳梢栽谝欢ǔ潭壬线M一步改善激光沖擊鎂合金的耐磨性。隨著載荷的增加，鎂合金在激光沖擊后磨損失重量有所增加，摩擦系數(shù)變化不大，其磨損機制開始由磨粒磨損、氧化磨損、剝落磨損到嚴重的剝落磨損的轉(zhuǎn)