Nghiên cứu magiê: Mối tương quan giữa sự chuyển tiếp mòn của hợp kim Mg97Zn1Y2

July 1, 2021

Trong những năm gần đây, người ta đã dần khám phá ra một số đặc điểm về cấu trúc có trật tự xếp chồng dài hạn (LPSO), chẳng hạn như độ bền nhiệt ở 500oC, chế độ biến dạng dải gấp khúc, và ngăn chặn sự phát triển của biến dạng sinh đôi trong ma trận magiê.Do cấu trúc LPSO đặc biệt, hợp kim Mg97Zn1Y2 có hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao.Nó không chỉ có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận kết cấu được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao mà còn có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận hao mòn như piston, ổ trượt và bánh răng hạng nhẹ.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ phòng, hợp kim Mg97Zn1Y2 thể hiện tính năng mài mòn tốt hơn hợp kim AZ91.Hợp kim magiê thường thể hiện hai hành vi mài mòn khác nhau, đó là mài mòn nhẹ và mài mòn nghiêm trọng.Mòn nhẹ là trạng thái mài mòn ổn định, được các ứng dụng kỹ thuật chấp nhận.Hiện tại, tính năng mài mòn của hợp kim Mg97Zn1Y2 ở nhiệt độ phòng đã được nghiên cứu sâu trong phạm vi tải trọng và tốc độ rộng, và vùng mài mòn an toàn đã được xác định.Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn còn rất ít nghiên cứu về đặc tính mài mòn ở nhiệt độ cao của hợp kim magie và các vấn đề liên quan đến quá trình chuyển đổi mài mòn nhẹ-nghiêm trọng, chẳng hạn như cơ chế chuyển đổi mài mòn nhẹ-nghiêm trọng, tiêu chí đánh giá, tải trọng chuyển tiếp hoặc nhiệt độ thử nghiệm, không được tham gia.Vì vậy, để mở rộng hơn nữa ứng dụng kỹ thuật của hợp kim magiê, việc thực hiện nghiên cứu tính năng mài mòn và chuyển tiếp mài mòn của hợp kim Mg97Zn1Y2 ở nhiệt độ cao là vô cùng cần thiết.

Gần đây, Giáo sư An Jian từ Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu của Đại học Cát Lâm và những người khác đã nghiên cứu một cách có hệ thống sự chuyển đổi mài mòn từ nhẹ đến nặng của hợp kim Mg97Zn1Y2 ở nhiệt độ phòng và nghiên cứu tính chất mài mòn ở nhiệt độ cao của hợp kim Mg97Zn1Y2 trong phạm vi 20-200oC.- Những thay đổi về cấu trúc và tính chất của lớp dưới bề mặt trước và sau quá trình mài mòn nghiêm trọng cho thấy cơ chế của quá trình chuyển đổi mài mòn nhẹ-nghiêm trọng là sự mềm hóa gây ra bởi quá trình chuyển đổi kết tinh lại động của lớp bề mặt.Sự chuyển đổi độ mòn tuân theo tiêu chí nhiệt độ tái kết tinh động bề mặt quan trọng và tải trọng chuyển tiếp tới hạn có thể được xác định bằng tiêu chí này.Đánh giá.

Bằng cách đo đường cong thay đổi tốc độ mài mòn-tải trọng của hợp kim Mg97Zn1Y2 ở các nhiệt độ thí nghiệm khác nhau và tốc độ thử nghiệm 0,5 m / s (Hình 1), ảnh hưởng của tải trọng và nhiệt độ lên tốc độ mài mòn đã được nghiên cứu một cách có hệ thống và người ta thấy rằng: (1) Tỷ lệ mài mòn Nó tăng lên khi tải trọng tăng lên;(2) Trong khoảng 20-100oC, ảnh hưởng của nhiệt độ không phải là mối tương quan thuận đơn thuần, mà trong khoảng 150-200oC, độ mòn tăng lên khi nhiệt độ tăng;(3) Trong mọi Ở mỗi nhiệt độ thử nghiệm, đường cong tải trọng tốc độ mài mòn có thể được chia thành hai vùng và điểm quay giữa hai vùng về cơ bản tương ứng với sự chuyển đổi từ mài mòn nhẹ sang mài mòn nghiêm trọng.Thông qua các phương tiện kỹ thuật SEM và EDS, các đặc điểm hình thái và sự thay đổi thành phần hóa học của bề mặt mòn được phân tích, và các cơ chế mài mòn chính trong quá trình mài mòn nhỏ được xác định như quá trình oxy hóa, hạt mài mòn, bong tróc, biến dạng dẻo nhẹ và mài mòn chính các cơ chế trong quá trình mài mòn nghiêm trọng.Đối với biến dạng dẻo nghiêm trọng, bong tróc lớp oxit và nóng chảy bề mặt.Trên cơ sở này, biểu đồ tốc độ mài mòn và biểu đồ chuyển đổi cơ cấu mài mòn được vẽ như trong Hình 2.

 

 

Phân tích so sánh sự thay đổi của cấu trúc bề mặt phụ bị mài mòn trước và sau khi chuyển đổi độ mài mòn nhẹ-nghiêm trọng được thể hiện trong Hình 3. Người ta thấy rằng biến dạng dẻo xảy ra ở lớp bề mặt phụ trong giai đoạn mài mòn nhẹ, và độ sâu của vùng biến dạng tăng khi tải trọng tăng.Trong giai đoạn mài mòn nghiêm trọng, khi vượt quá tải trọng biến đổi, vùng ảnh hưởng ma sát bao gồm hai tiểu vùng, tiểu vùng hạt mịn tái kết tinh động nằm ở phần trên và tiểu vùng biến dạng dẻo ở phần dưới.Khi gia tăng tải trọng và xuất hiện cơ chế nóng chảy và mài mòn bề mặt, vùng chịu tác động của ma sát bao gồm ba vùng từ trên xuống dưới: vùng đông đặc, vùng hạt mịn tái kết tinh động và vùng biến dạng dẻo. .Phân tích so sánh sự thay đổi độ cứng của lớp bề mặt phụ bị mòn trước và sau khi chuyển đổi độ mòn nhẹ-nghiêm trọng được thể hiện trong Hình 4. Sự thay đổi gradien độ cứng của lớp bề mặt phụ bị mòn cho thấy rằng trong giai đoạn mài mòn nhẹ, độ cứng giảm đơn điệu với sự gia tăng của chiều sâu.Lúc này, tải càng lớn thì độ cứng chung càng cao, chứng tỏ đã xảy ra hiện tượng tăng cường biến dạng.Trong giai đoạn mài mòn nghiêm trọng, ở vùng gần bề mặt có độ cứng thấp, chứng tỏ đã xảy ra hiện tượng mềm hóa, điều này chứng tỏ sự kết tinh lại động của lớp bề mặt.Các kết quả trên chỉ ra rằng sự tăng cường biến dạng chi phối sự thay đổi của các đặc tính bề mặt phụ trong giai đoạn mòn nhẹ, trong khi quá trình tái kết tinh và làm mềm động đóng vai trò hàng đầu trong giai đoạn mòn nặng.Sự chuyển đổi mô trước và sau khi chuyển đổi độ mòn nhẹ-nghiêm trọng được thể hiện trong Hình 5.