Zr与Er复合添加后的高镁铝合金耐磨性能研究

Al-Mg系(5系)铝合金具有良好的加工性、耐腐蚀性和焊接性等,但中等硬度限制了其耐磨性的发挥。本研究在5系铝合金的主要元素Al-xMg-0.5Mn的基础上复合添加质量分数为0.14%Zr和0.35%Er,研究稀土高镁铝合金中(Mg含量最高达9.28%)Mg含量对其显微组织及摩擦磨损性能的影响。随着Mg含量从2.96%增加到9.28%,Al-xMg-0.5Mn-0.14Zr-0.35Er合金中形成的(Al,Mg,Mn,Er,Zr)复合白色相不断增多,尺寸不断增大,由棒条状变成细小鱼骨状,最后形成粗大鱼骨状。随着Mg含量从2.96%增加到9.28%,Er、Mg元素经常“相伴偏聚”,主要以Al(ErxMg1-x)和Al(Erx(Mg,Mn)1-x)相形式存在,由块状复合相转变成均匀分布的(Al,Mg,Mn,Er)复合相,具有一定强化作用,可显著改善合金摩擦磨损性能。复合添加0.14%Zr和0.35%Er后,合金的磨损方式从粘着磨损及磨粒磨损的混合磨损(Mg含量在2.96%~5.15%)转变到磨粒磨损为主(Mg含量在5.7%~9.28%)。随着Mg含量从2.96%增加到6.8%,合金的耐磨性逐渐提高;当Mg含量增加到8.0%~9.28%时合金耐磨性趋于稳定,400s以后瞬时摩擦磨损系数μ达到1.11~1.15稳定值。