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镁合金具有比强度高、刚度大、阻尼能力和可加工性好等优异的力学性能和工艺性能,尤其在追求轻量化的工业领域,镁合金的研究和开发具有重要的工程价值。然而,高温下相对较弱的抗蠕变能力限制了镁合金在汽车和航空航天等行业的广泛应用。近年来,添加稀土元素被证明是提高镁合金耐热性能的一种有效手段,其中发展而来的Mg-Gd-Y-Zr合金具有比较突出的性能优势,具备在室温甚至高温摩擦学领域实现应用的潜力,比如可以作为铝合金磨损件的替代品,或者用于蜗杆传动、轻载齿轮等在干滑动条件下工作的部件,甚至可以作为滑动轴承和活塞在润滑条件下工作时的候选材料。目前,传统的商用镁基合金如AZ系、AM系、AS系和ZE系等的磨损行为已经开展了较多的研究,镁基合金的轻微-严重磨损转变(MSWT)成为了被广泛接受的重要认识,并受到了更多的关注。从工程应用的角度来说,精确预测不同磨损条件下MSWT的转变载荷具有重要意义。不过,对于耐热性能和力学性能较为优异的Mg-REs合金来说,有关其磨损行为和MSWT机理的系统研究还比较少,稀土元素的添加改变了镁合金的组织结构及在滑动磨损过程中的表面状态,因此需要在较大的滑动参数范围对其磨损转变过程进行全面研究。本文对Mg-10Gd-1.4Y-0.4Zr铸态合金的室温及高温磨损行为进行了研究。在销盘式磨损试验机上进行了室温和高温(50~200℃)不同滑动速度下(0.2~4m/s)的磨损试验,在SEM下观察了磨损试样的表面形貌特征,并使用EDS分析了表面的主要合金元素分布及含量,在激光共聚焦显微镜下观察了磨损试样亚表面显微组织的演变过程,利用显微硬度计测量了磨损试样表面的硬度水平和亚表面的硬度梯度,建立了不同滑动条件下的磨损机制转变图,基于动态再结晶(DRX)转变动力学过程给出了试验合金的MSWT转变载荷预测模型。结果表明,室温下试验合金的轻微磨损机制包括磨粒磨损、氧化磨损、及剥层磨损,严重磨损机制下包括严重氧化、严重塑性变形和粘着磨损、表面熔化;低速(0.2和0.5 m/s)和高速(0.5 m/s以上)下试验合金的MSWT分别由表面氧化和严重塑性变形控制。在50~200℃及0.8 m/s的滑动速度下,试验合金的轻微磨损机制主要包括磨粒磨损、氧化磨损、剥层+表面氧化、轻微塑性变形,严重磨损机制包括严重塑性变形、严重塑性变形+氧化层剥落、严重塑性变形+表面氧化、严重塑性变形+粘着磨损、表面熔化;在20~200℃及高速(3 m/s)滑动条件下,轻微磨损机制主要为轻微塑性变形、划伤和表面氧化,严重磨损时主要机制是严重塑性变形和表面熔化。在高温磨损过程中试验温度与转变载荷呈近似的线性关系。在室温滑动磨损过程中,轻微磨损条件下的摩擦影响区由含有孪晶的变形晶粒组成,严重磨损时则出现了DRX组织。在50~200℃及0.8 m/s条件下,轻微磨损时摩擦影响区由机械混合层和塑性变形区构成,严重磨损时由(凝固区)、DRX区、塑性变形区构成;其中150℃~200℃时在表层组织中析出的金属间化合物相和静态再结晶(SRX)组织转变并未对高温下的MSWT机制产生决定性影响,但会在一定条件下改变磨损率的大小及亚表面的硬度分布。在20~200℃及高速(3 m/s)条件下,轻微磨损时亚表面组织同样经历了塑性变形和应变硬化的过程,而严重磨损时也发生了DRX组织转变而软化。在室温及高温的不同滑动条件下,磨损试样表层摩擦影响区的范围与剖面的硬度梯度变化是基本一致的,可以认为是由摩擦热所引起的DRX组织转变促使了表层材料的软化,进而导致了MSWT的发生。基于DRX动力学所建立的MSWT转变载荷预测模型对于Mg-10Gd-1.4Y-0.4Zr合金的室温及高温磨损过程是有效的,合金的MSWT过程仍遵循接触表面温度准则。