AZ31镁合金板材热渐进成形润滑方法及其机理研究

摘要

镁合金是最轻的结构金属材料，具有优良的散热性能、电磁屏蔽性能、减震性能和机械加工性能。近年来镁合金板材数控渐进成形技术得到广泛研究，其特点是缩短新产品开发周期、降低成本、小批量、多品种产品生产。镁合金室温塑性差，适合热渐进成形，影响镁合金板材热渐进成形和成形件内表面质量有很多因素，其中包括润滑剂和润滑方法。本文主要针对AZ31变形镁合金，通过摩擦试验、板材渐进成形试验和微弧氧化表面处理等手段来研究不同固体润滑剂摩擦系数及其对镁合金渐进成形润滑的影响。试验结果总结如下:
　　 1.研究出适合镁合金薄板温热渐进成形用润滑剂和润滑方法，并探讨其润滑机理。固体润滑剂:固体石墨、固体MoS2、石墨+MoS2混合润滑剂以及石墨+MoS2+BN混合润滑喷剂。两种润滑方法:一种是粘结型固体润滑方法，另一种是陶瓷层吸附润滑方法。
　　 2.室温和热摩擦试验证明，板材表面状态、固体润滑剂颗粒大小、温度以及载荷大小对摩擦曲线和初始摩擦系数均有不同程度的影响。在所有实验条件下，固体石墨、固体MoS2、石墨+MoS2混合润滑涂层性能稳定，初始摩擦系数均小于0.16，且固体石墨、MoS2按一定比例配置的混合润滑剂表现出协同润滑作用。
　　 3.热摩擦实验中，由于机械摩擦力迭加，在固体润滑剂石墨和MoS2中加入BN粉末后形成的涂层摩擦系数得到不同程度增加。在热渐进成形中固体BN膜的粘结力很小，没有起到润滑作用，BN粉末不适合用于镁合金板材热渐进成形中。
　　 4.渐进成形实验中，石墨+MoS2+BN混合固体润滑喷剂加热后形成的固体喷剂涂层完全覆盖金属板材表面，成形件内外表面质量良好，表现出良好的连续润滑作用，且由于操作方便，可推荐作为镁合金板材热渐进成形用润滑剂。
　　 5.渐进成形试验结果证明，聚亚安酯粘结型涂层足以保证润滑剂和板材间的粘结力，获得良好的成形样件内表面质量。镁合金板材微弧氧化多孔陶瓷层具有物理吸附作用，且多孔结构增大了陶瓷吸附的面积，起到良好的润滑和自润滑的作用。
　　 6.渐进成形试验证明，所推荐的固体润滑剂和润滑方法均可保证镁合金渐进成形件获得良好的内外表面，没有任何划痕和裂纹等缺陷。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的意义和来源

1．1．1 课题的意义

1．1．2 课题来源

1．2 研究背景

1．2．1 镁合金的特点及应用

1．2．2 镁合金渐进成形

1．2．3 热渐进成形中的摩擦特点

1．3 润滑剂的分类及特点

1．3．1 润滑剂的分类

1．3．2 热渐进成形对润滑剂的要求

1．3．3 热渐进成形用固体润滑剂的特点

1．3．4 固体涂层的润滑方法及应用

1．3．5 粘结型固体涂层的影响因素

1．3．6 固体涂层的制备

1．4 本文研究的目的和研究内容

第二章 实验设备及方法

2．1 实验材料

2．1．1 镁合金板材及性能

2．1．2 固体润滑材料

2．2 实验设备及方法

2．2．1 摩擦实验装置及方法

2．2．2 粘结型圆体涂层的制备

2．2．3 微弧氧化(MAO)陶瓷层的制各

2．2．4 渐进成形设备

2．2．5 其他设备

第三章 固体润滑剂初始摩擦系数测定

3．1 固体润滑剂室温初始摩擦系数

3．1．1 MoS2

3．1．2 石墨

3．1．3 石墨+MoS2

3．1．4 混合固体润滑喷剂

3．2 固体润滑剂热摩擦系数

3．2．1 MoS2

3．2．2 石墨

3．2．3 BN

3．2．4 混合固体润滑喷剂

3．3 小结

第四章 镁合金薄板热渐进成形实验

4．1 光滑板材+固体润滑实验

4．1．1 固体润滑剂

4．1．2 混合固体润滑喷剂

4．2 陶瓷层板材(MAO)+固体润滑

4．2．1 MAO+MoS2润滑剂

4．2．2 MAO+石墨润滑剂

4．3 本章小结

第五章 镁合金薄板热渐进成形润滑机理

5．1 板材热渐进成形润滑机理

5．2 粘结型固体润滑法

5．3 陶瓷层吸附润滑法

5．4 本章小结

结论

展望

参考文献

致谢

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