Качество поверхности и поведение при сухом скольжении сплава AZ61Mg с использованием технологии Abbott Firestone.

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12437 (2023) Цитировать эту статью

243 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В настоящее время магниевые сплавы широко используются в различных отраслях благодаря своим уникальным свойствам. Однако известно, что сплав AZ61Mg, широко используемый магниевый сплав, обладает плохой износостойкостью, что ограничивает его применение. Чтобы решить эту проблему, исследователи исследовали различные методы обработки поверхности, в том числе метод Abbott Firestone, чтобы улучшить износостойкость этого сплава. В этом исследовании используется метод поверхности отклика (RSM) для изучения влияния давления и скорости на поведение износа и зоны Abbott Firestone сплава AZ61Mg. Три уровня давления (0,01, 0,015 и 0,02 МПа) и скорости (0,57, 0,76 и 0,95 м/с) используются для проведения испытаний на сухое скольжение при комнатной температуре с использованием метода штифта на диске с использованием методики экспериментального проектирования ( EDT). Дисперсионный анализ ANOVA используется для выявления взаимосвязи между входными параметрами (давлением и скоростью) и реакциями (скоростью изнашивания, параметром шероховатости поверхности Rz и зонами Abbott Firestone) сплава AZ61Mg. Оптимизированные модели скорости износа и зон Abbott Firestone дали точные оценки, которые могут повысить экономическую эффективность и эффективность. Результаты показывают, что давление и скорость существенно влияют на износ сплава AZ61Mg.

Легкие металлы с превосходными механическими свойствами в настоящее время исследуются как потенциальное решение энергетического кризиса в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Магний (Mg) набирает популярность среди исследователей и ученых во всем мире как один из наиболее перспективных легких металлов. Магний – самый легкий конструкционный металл. Вообще говоря, магний обладает хорошими качествами, такими как высокая плотность, демпфирующая способность и хорошая стабильность размеров1,2,3. Гексагональная структура решетки магниевых сплавов сильно влияет на их основные характеристики. Металлы с шестиугольной решеткой имеют более сложную пластическую деформацию, чем металлы с кубической решеткой. Поскольку требования к изготавливаемым элементам постоянно возрастают, разумно стремиться к повышению качества изготавливаемых деталей. Текстура поверхности является наиболее часто используемым показателем качества поверхности4.

На рисунке 1 представлены наиболее распространенные режимы деформации в кристаллической структуре Mg, которые включают в себя скольжение дислокаций и планы двойникования. В Mg различают два типа систем скольжения: базальные и небазальные системы скольжения (к которым относятся призматические и пирамидальные системы скольжения)5. Двойникование растяжения (например, 1012 [1011]) и двойникование сжатия (например, 1011 [1012]) являются наиболее распространенными режимами двойникования в Mg, в которых присутствуют полосы растяжения и сжатия вдоль оси c соответственно.

Распространенные формы деформации в Mg: скольжение дислокаций (слева); режимы двойников (справа)5.

Хотя Mg имеет больше систем скольжения, чем Al, его пластичность все же ниже, особенно при комнатной температуре.

Хотя сплавы магния (Mg) являются самым легким конструкционным металлом, их гексагональная плотноупакованная кристаллическая структура затрудняет их деформацию при низких температурах. Чтобы улучшить горячую обрабатываемость, небазальные шлицы можно активировать при высоких температурах во время металлообработки магниевых сплавов3,6.

Текстура поверхности является наиболее часто используемым показателем качества поверхности. Однако научные исследования исследовали только двумерные показатели шероховатости поверхности, чтобы оценить ее состояние после обработки. Кроме того, Ra (среднеарифметическое отклонение профиля) и Rz являются двумя наиболее часто используемыми параметрами шероховатости (высота выступа профиля). Для большей уверенности в описании2 следует указать более широкий набор параметров шероховатости 2D-поверхности и 3D-площади.

Кривая Abbott Firestone — это инструмент, который можно использовать для характеристики исходной и изношенной поверхности материалов. Он более точно, чем шероховатость поверхности (Ra), фиксирует изменения, происходящие во время износа. Кривую можно использовать для оценки влияния синергетических процессов, например, трибологических, и для прогнозирования вероятности будущих изменений поверхности7,8.