时效析出强化对GW83镁合金摩擦磨损行为的影响

为了研究时效强化对稀土镁合金磨损机理和摩擦变形行为的影响,采用挤压工艺制备GW83(Mg-8Gd-3Y-0.5Zr,质量分数/%)稀土镁合金。利用电子万能试验机测试合金的室温力学性能,利用光学显微镜(optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)观察分析合金的组织,利用球-盘式干滑动摩擦磨损试验机测试分析合金的耐磨性能。结果表明:经过T5峰时效处理后,析出了大量透镜状β′相,硬度和抗拉强度分别为124.1HV和420.31 MPa,相比在挤压态(O态)时有明显的增加。在实验载荷范围内,随着载荷的增加,合金的摩擦因数逐渐降低,磨损率逐渐增加。T5处理可显著降低GW83镁合金的磨损体积,提高耐磨性能。耐磨性能的提升与磨损机制及摩擦变形程度的改变有关。在5~10 N时,两种样品的主要磨损机制均为磨粒磨损、氧化磨损与黏着磨损。当载荷增加至20 N,O态样品的主要磨损机制转变为剥层磨损,而T5态样品直至80 N才出现轻微剥层磨损机制。T5处理显著减小了由摩擦引起的表层金属变形程度和变形层厚度,减少了摩擦裂纹的产生。