镍钛合金化及机械振动对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

摘要

本文通过在ZA27合金中添加不同含量的Ni、Ti，以及在凝固过程中施加机械振动（频率50Hz），制备出ZA27合金试样;利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等多种现代分析手段，研究了机械振动及Ni、Ti合金化后ZA27合金的显微组织、生成相形态及分布;用CMT5205微机控制电子万能拉伸机分析测试了ZA27合金的力学性能;用M-2000型磨损试验机对ZA27合金进行了油润滑条件下的磨损试验，并对合金的摩擦磨损性能及磨损机制进行了初步分析。
　　 实验结果表明:振幅为2.5mm，Ni-45Ti含量0.8％的ZA27合金组织细化效果最明显，晶界中出现的深灰色富镍相颗粒可有效地强化高温强度低的共晶组织，晶界组织中的块状组织转变为细小颗粒状组织，ε相和富Ni相颗粒分布均匀，合金的综合力学性能及摩擦磨损性能达到最高，其抗拉强度、伸长率及硬度分别为448MPa、5.7％和HV149，合金的磨面光滑，磨损量最小，亚表层厚度仅为15.6μm。载荷为800N时，随着Ni-45Ti加入量的增加，ZA27合金的磨损机制由塑性变形诱导磨损和粘着磨损逐渐向伴随塑性变形诱导磨损的切削机制转变，进而又转向伴随粘着机制的微切削磨损，最后磨损机制又转变为较严重的切削磨损和粘着磨损。亚表层组织硬度明显低于基体，高硬度氧化层的出现可提高合金的耐磨性。
　　 载荷从800N增大到1000N，ZA27的磨损量急剧增加，而ZA27/0.8％(Ni-45Ti)合金的磨损量则平缓上升。随着载荷的增加，ZA27合金亚表层硬度呈现出递减的趋势，磨面氧含量呈逐渐上升趋势，摩擦系数先减小后增加，400N时达到最小，ZA27合金的磨损机制也由伴随粘着机制的切削磨损最终转变为较严重的塑性变形诱导磨损和粘着磨损。载荷为1000N时，合金的磨损量呈现出先缓慢增长(1h～3h)，后急剧增长(3h～5h)的“转折”现象，磨损机制由伴随粘着机制的切削磨损逐渐转变为严重的塑性变形诱导磨损。磨损时间为5h时，试样形成很厚的亚表层结构。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 锌铝合金的研究概述

1．1．1 锌铝合金研究现状

1．1．2 锌铝合金的组成

1．1．3 锌铝合金的性能特点

1．1．4 锌铝合金的应用

1．1．5 锌铝合金存在的主要问题

1．2 锌铝合金的半固态铸造技术

1．3 微合金化在锌铝合金中的应用

1．4 锌铝合金的磨损机理及其特点

1．4．1 磨损的定义及分类

1．4．2 几种典型的磨损机制

1．4．3 锌铝合金摩擦磨损行为的研究现状

1．5 本课题研究的主要内容

第二章 试验部分

2．1 试验材料的选择

2．2 振动装置

2．3 实验材料的制备

2．4 合金的组织结构分析

2．4．1 合金的组织分析

2．4．2 扫描电镜及电子探针分析

2．4．3 X射线衍射分析(XRD)

2．5 锌铝合金性能测试

2．5．1 硬度测试

2．5．2 室温力学性能测试

2．5．3 室温摩擦磨损性能测试

第三章 Ni-45Ti合金化及机械振动对ZA27合金组织及力学性能的影响

3．1 ZA27合金的铸态组织

3．2 Ni-45Ti合金化对ZA27合金组织的影响

3．2．1 Ni-45Ti合金化对ZA27合金显微组织的影响

3．2．2 Ni-45Ti合金化对ZA27合金的共晶组织的影响

3．3 机械振动对Ni-45Ti合金化ZA27合金组织的影响

3．4 机械振动及Ni-45Ti合金化对ZA27合金力学性能的影响

3．5 机械振动对ZA27合金组织及力学性能影响的机理探讨

3．6 本章小结

第四章 Ni-45Ti合金化及机械振动对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

4．1 Ni-45Ti合金化对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

4．1．1 Ni-45Ti合金化对ZA27合金磨损量的影响

4．1．2 Ni-45Ti合金化对ZA27合金摩擦系数的影响

4．1．3 磨损表面、亚表层形貌分析

4．1．4 Ni、Ti元素提高ZA27合金耐磨性的机理分析

4．2 机械振动对ZA27/0．8%(Ni-45Ti)合金摩擦磨损性能的影响

4．2．1 机械振动对ZA27/0．8%(Ni-45Ti)合金磨损量的影响

4．2．2 机械振动对ZA27/0．8%(Ni-45Ti)合金摩擦系数的影响

4．2．3 磨损表面及亚表层形貌

4．2．4 机械振动提高ZA27合金耐磨性的机理分析

4．3 本章小结

第五章 实验条件对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

5．1 载荷对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

5．1．1 载荷对ZA27合金磨损量的影响

5．1．2 载荷对ZA27合金摩擦系数的影响

5．1．3 磨损表面及亚表层形貌

5．1．4 磨面成分分析

5．2 时间对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

5．2．1 时间对ZA27合金磨损量的影响

5．2．2 磨损表面及亚表层形貌分析

5．2．3 磨面成分分析

5．3 载荷及时间因素对ZA27合金摩擦磨损性能影响的分析

5．4 本章小结

第六章 全文结论

参考文献

致谢

硕士期间发表论文