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耐磨尼龙纳米化层的研究

发布日期：2020-06-24 00:00:00　浏览次数：

　耐磨尼龙的表面性能如疲劳、耐蚀、耐磨和热稳定性等决定了其服役环境和使用寿命,加强镁合金耐磨尼龙性能的研究,对于推动镁合金更加广泛的应用并充分发挥其性能优势具有重要意义。本文通过高能撞击诱导表面自身纳米化和激光表面合金化两种工艺来达到改善镁合金材料表面性能的目的。

　　系统研究了耐磨尼龙的工艺,优化出了适用于镁合金表面自身纳米化的工艺参数：N2和02压力为1.5 MPa,氮氧流量比为7：5,煤油流量为4 L/h,撞击颗粒粒径为Φ0.5mm、撞击距离在290-320mm范围内、处理时间在180-240s间,均能成功实现镁合金表面纳米化。

　　耐磨尼龙米化层的组织分析表明,撞击形变层变由严重塑性变形的表层、变形孪晶为主的亚表层及靠近基体轻微变形的过渡层,变形层呈明显的梯度变化特征。

通过透射电镜(TEM/HRTEM)对耐磨板微观精细组织结构的观察和分析,推演出了镁合金表面纳米化的内在细化机理,并建立了粗大晶粒在剧烈塑性形变条件下纳米晶粒形成模型。

即：形变初始阶段以孪生为主,同时伴随着基面(0001)和棱柱面{1010}或{1120}的位错运动;形变中期以孪生和位错运动的协调/竞争为主,通过前期晶粒一定程度的细化和温度的升高,导致交滑移的产生,位错在后期的竞争中占据主导,进一步分割残余孪晶和微观条带状亚结构;随着畸变加剧、变形储能增加以及位错的增值、湮灭与重排,高能亚结构在足够的驱动力下发生了动态再结晶,最终形成了分布均匀、取向随机、晶界清晰的纳米晶粒。

　　耐磨尼龙米化层的行为研究表明,纳米化层为基体硬度的两倍左右,硬度纵向分布呈典型的梯度变化特征;纳米化层摩擦系数和磨损失重均显著减小,磨损机制为以粘着磨损和磨粒磨损为主,同时伴随着氧化磨损;在不同PH值的3.5%NaCl酸、碱、盐腐蚀介质中,纳米化层呈现耐蚀性明显恶化的特征;纳米化层热稳定的临界温度为330℃;纳米化层的微波加热扩散Al-Si合金时,随着微波加热温度的升高,合金化层厚度逐渐增加,纳米晶层的合金化层厚度为微米晶层的2-3倍。

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