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耐磨尼龍納米化層的研究

發布日期：2020-06-24 00:00:00　瀏覽次數：

　耐磨尼龍的表面性能如疲勞、耐蝕、耐磨和熱穩定性等決定了其服役環境和使用壽命,加強鎂合金耐磨尼龍性能的研究,對于推動鎂合金更加廣泛的應用并充分發揮其性能優勢具有重要意義。本文通過高能撞擊誘導表面自身納米化和激光表面合金化兩種工藝來達到改善鎂合金材料表面性能的目的。

　　系統研究了耐磨尼龍的工藝,優化出了適用于鎂合金表面自身納米化的工藝參數：N2和02壓力為1.5 MPa,氮氧流量比為7：5,煤油流量為4 L/h,撞擊顆粒粒徑為Φ0.5mm、撞擊距離在290-320mm范圍內、處理時間在180-240s間,均能成功實現鎂合金表面納米化。

　　耐磨尼龍米化層的組織分析表明,撞擊形變層變由嚴重塑性變形的表層、變形孿晶為主的亞表層及靠近基體輕微變形的過渡層,變形層呈明顯的梯度變化特征。

通過透射電鏡(TEM/HRTEM)對耐磨板微觀精細組織結構的觀察和分析,推演出了鎂合金表面納米化的內在細化機理,并建立了粗大晶粒在劇烈塑性形變條件下納米晶粒形成模型。

即：形變初始階段以孿生為主,同時伴隨著基面(0001)和棱柱面{1010}或{1120}的位錯運動;形變中期以孿生和位錯運動的協調/競爭為主,通過前期晶粒一定程度的細化和溫度的升高,導致交滑移的產生,位錯在后期的競爭中占據主導,進一步分割殘余孿晶和微觀條帶狀亞結構;隨著畸變加劇、變形儲能增加以及位錯的增值、湮滅與重排,高能亞結構在足夠的驅動力下發生了動態再結晶,最終形成了分布均勻、取向隨機、晶界清晰的納米晶粒。

　　耐磨尼龍米化層的行為研究表明,納米化層為基體硬度的兩倍左右,硬度縱向分布呈典型的梯度變化特征;納米化層摩擦系數和磨損失重均顯著減小,磨損機制為以粘著磨損和磨粒磨損為主,同時伴隨著氧化磨損;在不同PH值的3.5%NaCl酸、堿、鹽腐蝕介質中,納米化層呈現耐蝕性明顯惡化的特征;納米化層熱穩定的臨界溫度為330℃;納米化層的微波加熱擴散Al-Si合金時,隨著微波加熱溫度的升高,合金化層厚度逐漸增加,納米晶層的合金化層厚度為微米晶層的2-3倍。

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