Mg-Sn-Y合金润滑下的微动摩擦学行为研究

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镁合金作为目前实际应用中最轻的金属结构材料以其低密度、高的比刚度和比强度、优良的可加工性、良好的减振性能而备受关注。然而,其高温力学性能与耐磨损性能并不理想,通过加入锡、锂、稀土元素可以有效地改善这些性能。考虑到镁合金实际应用中微动磨损导致的失效问题,镁合金在润滑条件下的微动性能和机理的系统研究却很少。本论文以Mg-Sn-Y合金材料作为研究对象,选取离子液体、合成润滑油和合成润滑脂作为润滑剂,在切向微动磨损装置上,进行了系统的微动磨损试验;采用扫描电镜、能谱分析仪、白光干涉仪和X射线光电子能谱仪等分析仪器,细致地分析了微动磨损的机理,获得以下结论:(1)高性能润滑油的引入可以将微动运行状态向滑移区转变,其产生的油膜具有良好的减摩和抗磨性。合成油(PAO和MACs)的润滑性能优于离子液体([BMIM][BF4]和[BMIM][PF6])。(2)Mg-Sn-Y合金在PAO和MACs润滑下的磨损机理主要为磨粒磨损和剥层,而在离子液体下的磨损机理主要为磨粒磨损、腐蚀磨损和剥层。粘着磨损、氧化磨损和剥层是干摩擦下的主要磨损机制。附着在摩擦界面上的磨屑和过渡层来源于Mg-Sn-Y合金的基底,主要由镁及其化合物组成。磨损碎片和过渡层可以增强配合界面的力学性能,减少摩擦磨损,从而改变微动状态。(3)润滑脂在摩擦界面形成的润滑膜不仅起到了降低摩擦力的作用,同时也促进了微动运行区域从部分滑移区向混合区、滑移区转变的趋势。85 wt.%PAO的锂基润滑脂在抗磨性上要优于85 wt.%500SN的锂基润,两者的减摩效果差距不大。润滑脂抗磨损的性能主要体现在润滑膜阻隔接触面的直接接触,减小了表面的塑性变形摩擦层。(4)在干摩擦条件下,磨痕的中心发生了较为严重的粘着磨损,磨痕边缘由于空气直接接触导致了氧化磨损,排出的磨屑造成了磨粒磨损,同时伴随有大块的剥层。85wt.%PAO的锂基润滑脂形成的润滑膜阻止了两个接触面的直接接触,从而大大减少了接触中心的粘着磨损,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和少量的剥层。85 wt.%500SN的锂基润滑脂体现了更好的阻隔空气进入接触面的作用,磨损机制为磨粒磨损和少量的剥层。
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