等通道转角挤压处理镁合金摩擦特性及技术应用研究

In this study, the equal channel angular extrusion (ECAE) technique will be used to on Mg alloy, and the trioboligical properties of Mg alloy produced by ECAE will be analyzed. The effects of die angle and technological parameter on microstructure, mechanical and tribological properties of Mg alloy will be researched according to finite element analysis and experiment. The wear mechanism of Mg alloy after ECAE and the relationship between the triboligical properties and mechanical properties will be discussed. The purpose of this research is to illustrate the influence mechanism of ECAE technique on Mg alloy. In addition, the engineering application of ECAE technique will also be discussed. On the basis of this research, the Mg alloy with high mechanical and tribological properties can be obtained, which is useful to extend the engineering application field of Mg alloy. The research of engineering application of ECAE will provide a new technique for producing alloys with high mechanical properties. Therefore, this study has very important theory and engineering significance for the tribology development and the extension of ECAE technique.

本项目采用等通道转角挤压工艺处理镁合金，进行等通道转角挤压处理镁合金摩擦学特性及等通道转角挤压技术工程应用研究。采用数值模拟和试验相结合的方法，深入研究等通道转角挤压模具结构及工艺参数的变化对镁合金微观组织、力学性能及摩擦学特性的影响规律，探讨等通道转角挤压处理后镁合金的磨损机理，明确等通道转角挤压处理后镁合金摩擦学特性与组织及力学性能的变化关系，阐明等通道转角挤压工艺对镁合金摩擦学性能影响的作用机制。在此基础上，开展大尺寸镁合金试样的制备及等通道转角挤压技术工程应用研究。本项目的开展，有望获得具有较高摩擦学性能的镁合金，有助于扩大镁合金的实际应用范围，等通道转角挤压技术的应用研究可为制备高性能其它合金材料提供一条新的途径。该研究对丰富摩擦学理论及等通道转角挤压技术的推广应用具有理论支撑和工程意义。

采用等通道转角挤压（ECAE）大塑性变形工艺处理镁合金，通过晶粒细化方式显著提高镁合金性能，以扩大镁合金的应用范围是国内外研究的热点。ECAE工艺的参数变化会导致镁合金晶粒细化程度的变化，进而影响镁合金的力学性能及摩擦学性能；国内外ECAE工艺的研究仍停留在实验室研究层面，未开展该工艺的推广应用方面的研究。本文以AZ31镁合金为研究对象，采用理论分析与试验相结合的方法深入研究了不同ECAE工艺参数对镁合金微观组织及性能的影响，阐明了ECAE工艺提高镁合金力学与摩擦学性能的机制；开展了ECAE工艺工程应用的研究，针对ECAE挤压工艺挤压成功率、效率较低、工艺参数选择不合适导致试样表面出现裂纹的问题，首次研究了工艺参数变化对摩擦应力的影响规律，并提出了减小摩擦应力的措施，提高了挤压的成功率；根据挤压力的计算公式，提出了适合不同材料ECAE专用设备的设计方案，研发了适合ECAE的专用模具，并申请了多项发明与实用新型专利，取得系列研究成果。该项目研究，对制备高性能镁合金材料提供了一种新的途径，显著提高了ECAE工艺制备的成功率与效率，对ECAE工艺的推广与应用具有重要的理论与实际意义。