การวิจัยแมกนีเซียม: ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงการสึกหรอของโลหะผสม Mg97Zn1Y22

July 1, 2021

ข่าว บริษัท ล่าสุดเกี่ยวกับ การวิจัยแมกนีเซียม: ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงการสึกหรอของโลหะผสม Mg97Zn1Y22

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้คนได้ค่อยๆ ค้นพบลักษณะบางอย่างเกี่ยวกับโครงสร้างการเรียงซ้อนระยะยาว (LPSO) เช่น ความคงตัวทางความร้อนที่ 500oC โหมดการเปลี่ยนรูปแถบบิดเบี้ยว และการป้องกันการเติบโตของฝาแฝดการเสียรูปในเมทริกซ์แมกนีเซียมเนื่องจากโครงสร้าง LPSO พิเศษ ทำให้โลหะผสม Mg97Zn1Y2 มีประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูงไม่เพียงแต่สามารถใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่ใช้ภายใต้อุณหภูมิห้องและสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสึกหรอ เช่น ลูกสูบ ตลับลูกปืนแบบเลื่อน และเกียร์สำหรับงานเบาจากการศึกษาพบว่าที่อุณหภูมิห้อง โลหะผสม Mg97Zn1Y2 แสดงประสิทธิภาพการสึกหรอได้ดีกว่าโลหะผสม AZ91โลหะผสมแมกนีเซียมมักจะแสดงพฤติกรรมการสึกหรอที่แตกต่างกันสองแบบ กล่าวคือ สึกหรอเบาและสึกหรอรุนแรงการสึกหรอแบบเบาเป็นสภาวะการสึกหรอที่เสถียร ซึ่งเป็นที่ยอมรับในการใช้งานทางวิศวกรรมในปัจจุบัน ประสิทธิภาพการสึกหรอของโลหะผสม Mg97Zn1Y2 ที่อุณหภูมิห้องได้รับการศึกษาอย่างลึกซึ้งในช่วงโหลดและความเร็วที่กว้าง และได้กำหนดพื้นที่การสึกหรอที่ปลอดภัยแล้วอย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังมีการศึกษาเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับลักษณะการสึกหรอที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมแมกนีเซียม และปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านจากการสึกหรอระดับรุนแรงเล็กน้อย เช่น กลไกการเปลี่ยนผ่านการสึกหรอระดับรุนแรงเล็กน้อย เกณฑ์การพิจารณา ภาระการเปลี่ยนผ่านที่สำคัญ หรือ อุณหภูมิทดสอบ ไม่ได้เกี่ยวข้อง.ดังนั้น เพื่อที่จะขยายการใช้งานทางวิศวกรรมของแมกนีเซียมอัลลอยด์ มีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องทำการวิจัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพการสึกหรอและการเปลี่ยนแปลงการสึกหรอของโลหะผสม Mg97Zn1Y2 ที่อุณหภูมิสูง

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ศาสตราจารย์ An Jian จาก School of Materials Science and Engineering ของมหาวิทยาลัย Jilin และคนอื่นๆ ได้ทำการศึกษาการเปลี่ยนแปลงการสึกหรอเล็กน้อยถึงรุนแรงของโลหะผสม Mg97Zn1Y2 ที่อุณหภูมิห้องอย่างเป็นระบบ และศึกษาคุณสมบัติการสึกหรอที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม Mg97Zn1Y2 ในช่วง 20-200oC.- การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและคุณสมบัติของชั้นใต้ผิวดินก่อนและหลังการเปลี่ยนผ่านการสึกหรออย่างรุนแรงเผยให้เห็นว่ากลไกของการเปลี่ยนผ่านจากการสึกหรอเพียงเล็กน้อยอย่างรุนแรงคือการอ่อนตัวที่เกิดจากการเปลี่ยนการเกิดผลึกซ้ำแบบไดนามิกของชั้นใต้ผิวดินการเปลี่ยนผ่านจากการสึกหรอเป็นไปตามเกณฑ์อุณหภูมิการตกผลึกแบบไดนามิกของพื้นผิวที่สำคัญ และเกณฑ์นี้สามารถกำหนดโหลดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญได้การประเมินผล

โดยการวัดเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงโหลดอัตราการสึกหรอของโลหะผสม Mg97Zn1Y2 ที่อุณหภูมิทดลองต่างๆ และอัตราการทดสอบ 0.5 ม./วินาที (รูปที่ 1) ได้ทำการศึกษาผลกระทบของโหลดและอุณหภูมิต่ออัตราการสึกหรออย่างเป็นระบบ และพบว่า: (1) อัตราการสึกหรอ เพิ่มขึ้นตามน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้น(2) ในช่วง 20-100oC อิทธิพลของอุณหภูมิไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงบวกง่ายๆ แต่ในช่วง 150-200oC อัตราการสึกหรอจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ(3) ในทุกๆ อุณหภูมิการทดสอบแต่ละครั้ง กราฟอัตราการสึกหรอ-โหลดสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน และจุดหักเหระหว่างสองภูมิภาคจะสัมพันธ์กับการเปลี่ยนจากการสึกหรอเล็กน้อยไปเป็นการสึกหรอรุนแรงด้วยวิธีการทางเทคนิค SEM และ EDS การวิเคราะห์ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวที่สึกจะถูกวิเคราะห์ และกลไกการสึกหรอหลักในกระบวนการสึกหรอเล็กน้อยจะถูกกำหนดเป็นออกซิเดชัน อนุภาคที่กัดกร่อน การลอกออก การเสียรูปพลาสติกเล็กน้อย และการสึกหรอหลัก กลไกในกระบวนการสึกหรออย่างรุนแรงสำหรับการเสียรูปของพลาสติกอย่างรุนแรง การลอกของชั้นออกไซด์และการหลอมที่พื้นผิวบนพื้นฐานนี้ ไดอะแกรมอัตราการสึกหรอและไดอะแกรมการเปลี่ยนกลไกการสึกหรอถูกวาด ดังแสดงในรูปที่ 2

 

 

การวิเคราะห์เปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างย่อยของการสึกหรอก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงของการสึกหรอรุนแรงเล็กน้อยแสดงไว้ในรูปที่ 3 พบว่าการเสียรูปของพลาสติกเกิดขึ้นในชั้นใต้ผิวดินในระยะการสึกกร่อนเล็กน้อย และความลึก ของโซนการเปลี่ยนรูปจะเพิ่มขึ้นเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นในขั้นตอนการสึกหรอที่รุนแรง เมื่อน้ำหนักบรรทุกเกินภาระในการเปลี่ยนรูป โซนที่ได้รับผลกระทบจากการเสียดสีจะรวมโซนย่อยสองโซน โซนย่อยเกรนละเอียดที่ปรับสภาพเป็นผลึกใหม่แบบไดนามิกที่ตั้งอยู่ในส่วนบนและโซนย่อยการเสียรูปพลาสติกในส่วนล่างเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นอีกและกลไกการหลอมเหลวและการสึกหรอของพื้นผิวปรากฏขึ้น โซนที่ได้รับผลกระทบจากแรงเสียดทานจะประกอบด้วยโซนย่อยสามโซนจากบนลงล่าง: โซนย่อยการแข็งตัว, โซนย่อยเกรนละเอียดแบบไดนามิก และโซนย่อยการเสียรูปพลาสติก .การวิเคราะห์เปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงความแข็งของชั้นผิวย่อยที่สึกก่อนและหลังการเปลี่ยนผ่านจากการสึกหรอระดับรุนแรงเล็กน้อยแสดงไว้ในรูปที่ 4 การเปลี่ยนแปลงระดับความแข็งของชั้นย่อยที่สึกหรอแสดงให้เห็นว่าในระยะสึกหรอแบบเบา ความแข็งจะลดลงอย่างจำเจเมื่อเพิ่มความลึกในขณะนี้ ยิ่งรับน้ำหนักมากเท่าใด ระดับความแข็งโดยรวมก็จะยิ่งสูงขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าเกิดการเสริมแรงของความเครียดแล้วในระยะสึกหรออย่างรุนแรง บริเวณใกล้พื้นผิวจะมีความแข็งต่ำ ซึ่งบ่งชี้ว่าเกิดการอ่อนตัวขึ้น ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงการตกผลึกซ้ำแบบไดนามิกของชั้นพื้นผิวผลลัพธ์ข้างต้นบ่งชี้ว่าการเสริมแรงตึงเครียดมีอิทธิพลเหนือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพื้นผิวย่อยในขั้นตอนที่สึกหรอเพียงเล็กน้อย ในขณะที่การตกผลึกใหม่แบบไดนามิกและการอ่อนตัวมีบทบาทสำคัญในระยะสึกหรออย่างรุนแรงการเปลี่ยนผ่านของเนื้อเยื่อก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงการสึกหรอระดับรุนแรงเล็กน้อยแสดงไว้ในรูปที่ 5