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1、分类号：UDC ：密级：学校代号：1 1 8 4 5学号：2 1 1 0 8 0 2 1 5 5广东工业大学硕士学位论文( 工学硕士)Al - M g 合金轮胎模具表面增压喷丸亚微米化新技术的研究杨祥伟指导教师姓名、职称塑瞳垡数援LIqYl1ll111tt1 1 9 l l l 1 l t 2 l t 1 1 1 1 11 1 I l l l t l l t l 5 0 2 1 5 帅Y 1 9 2AD i s s e r t a t i o nS u b m i t t e dt oG u a n g d o n gU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o
2、g yf o rt h eD e g r e eo fM a s t e ro fE n g i n e e r i n gS c i e n c eR e s e a r c ho nS u r f a c eM i c r o c r y s t a l l i z a t i o nO fA I U m i n U ma l l o yo ft i r em o u l db yA d d e d - - p r e s s ur eSh o tP e e nin gM a s t e rC a n d i d a t e ：X i a n g w e iY a n gS u p e r
3、 v i s o r ：P r o f X i a o h u aJ i eM a y2 0 1 1F a c u l t yo fI V l a t e r i a la n dF _ n a g yC x a r e d o r eU n 嗍a r 话m 咖a 日1 9 z h dI ，G I 妇n g C I o n g ，PRC h 怕，5 1 0 0 0 6摘要摘要近年来，通过表面自纳米化技术已经在铝镁合金表面获得了纳米晶体结构，由于其具有一系列优异的力学及物理化学性能n 吨1 ，因而在橡胶模具上获得了初步应用。但是，将表面纳米化技术应用于7 0 5 0 A 1 合金轮胎模具上，产业
4、化具有一定难度。7 0 5 0 A 1 合金轮胎模具型腔的强度不是很高，晶粒细化至纳米级的冲击力太大，会打坏模具筋，棱，破坏模具型腔。因此，本文提出了一种喷丸亚微米化( 亚微米：晶粒尺寸接近l O O n m 左右) 方法，探讨了弹丸直径、喷丸时间等工艺参数对轮胎模具表面亚微米化进程的影响，研究亚微米晶层的耐磨性能、耐硫化腐蚀性能、电化学性能及其影响规律。期望用亚微米材料的特殊性质来提高轮胎模具的使用性能。论文的主要研究内容如下：1 通过实验确定了实现7 0 5 0 A 1 合金表面亚微米化的优化工艺参数，包括喷丸压力、喷丸时间、弹丸直径等。测试了亚微米晶层的硬度及摩擦磨损性能，采用增压喷丸方
5、式可使A 卜M g 合金表面获得约3 0 - 4 0 u m 厚的亚微米晶层，晶粒尺寸约为l O O n m 。表面亚微米化后，在常温和高温下，摩擦因数及磨损量减小，常温和高温的耐磨性都有不同程度的提高2 研究了所制备的亚微米晶层的热稳定性。结果通过K i s s i n g e r 方程计算得到的亚微米晶晶粒长大的激活能比未处理样品高1 6 1 k J m o l ，X R D 结果表明随着退火温度的升高，B r a g g 峰宽化比较缓慢的减少，晶粒尺寸在1 9 0 2 3 0 明显增大，显微硬度在2 0 0 “ C 也明显下降，因此，可以认为7 0 5 0 铝合表面亚微米晶层的热稳定温度
6、为2 0 0 左右。3 利用平板硫化实验模拟了轮胎生产时的工作情况，比较了表面亚微米化样品与未喷丸样品的抗硫化污染性能。结果表明亚微米化表面抗硫化污染性能明显提高，原因是亚微米化表面致密的氧化膜及良好的自修复性，低反应性，高的表面硬度及活化表面易于吸附油膜，提高了硫化时的脱模性，表面亚微米级的微凸提高了表面的润湿角，减少了污染物粘附的面积，故表现出良好的抗硫化腐蚀性能。4 7 0 5 0 铝合表面亚微米化后在3 5 N a C l 腐蚀溶液中电化学腐蚀性能有所提高，喷丸后自腐蚀电位提高，自腐蚀电流降低。原因：表面亚微米化后在表面层更容易形广东工业大学硕士毕业论文一层氧化膜，另外细化的金属亚微米
7、组织，在自然条件下更容易钝化形成致密的膜，金属基体能被有效保护起来，使得氧化过程放缓，提高抗蚀性。键词：铝合金；喷丸；表面亚微米化；摩擦磨损性能；热稳定性；硫化污染；化稳定性A B S T R A C TA B S T R A C TI nr e c e n ty e a r s ，N a n o - c r y s t a l l i n es t r u c t u r eo f A 1a l l o yh a db e e na t t a i n e dt h r o u g ht h es u r f a c en a n o c r y s t a l l i n et e c h
8、 n o l o g y ，s i n c ei th a sas e r i e so fe x c e l l e n tm e c h a n i c a la n dp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s 【1 2 ，w e r ep r e l i m i n a r yu s e di nt h ef i e l do fr u b b e rm o l d sp r o d u c t i o nB u t ，t h es u r f a c el l a n o - c r y s t a l l i n e
9、w a sa p p l i e dt o7 0 5 0A 1a l l o yt i r em o u l d ，i tw a sd i f f i c u l tf o rm a k i n gt h et e c h n o l o g yi n d u s t r i a l i z a t i o n ，b e c a u s e7 0 5 0A 1a l l o yt i r ed i e - c a v i t yr o u g h i n gs t r e n g t hi sn o tv e r yh i g h ，w a l l o po fa l l o ys u r f
10、 a c eg r a i nw h i c hw a sr e f i n e du pn a n o s c a l ew a st o ob i g ，i tc a nb r e a kt e n d o n sa n da r r i so fm o l da n dd a m a g em o l dc a v i t y T h e r e f o r e ，t h i sp a p e rp r o p o s e dak i n do fs h o tp e e n i n gm i c r o - c r y s t a l l i n e( g r a i ns i z e
11、c l o s e dt oa b o u t10 0 n m ) ，a n da n a l y z e dt h ei n f l u e n c eo fm i c r o c r y s t a l l i n et h ep r o c e s so ft y r em o u l d so nt h es u r f a c e ，w h i c hw a se x e r t e db yp r o c e s sp a r a m e t e r so fp r o j e c t i l ed i a m e t e ra n ds h o tp e e n i n gt i
12、 m e ，m i c r o c r y s t a l l i n el a y e r so fw e a rr e s i s t a n c e ，c o r r o s i o nr e s i s t a n c e ，e l e c t r o c h e m i c a lp e r f o r m a n c eo fs u l f i d ea n dt h ei n f l u e n c el a ww e r er e s e a r c h e d t h es p e c i a lp r o p e r t i e so ft h em i c r o c r
13、 y s t a l l i n em a t e r i a l sw a sh o p e dt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft y r em o u l d s T h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so fp a p e rw e r ea sf o l l o w s ：1 T h r o u g ht h ee x p e r i m e n tt h eo p t i m i z a t i o no fp r o c e s sp a r a m e t e r so fs u
14、 r f a c em i c r o c r y s t a l l i n e7 0 5 0A 1a l l o yh a dr e a l i z e d ，i n c l u d i n gs h o tp e e n i n gp r e s s u r e ，s h o tp e e n i n gt i m e ，p r o je c t i l ed i a m e t e r ，e t c m i c r o c r y s t a l l i n el a y e ro fh a r d n e s sa n dw e a rp e r f o r m a n c ew e
15、 r ed e t e r m i n e d 2 T h et h e r m a ls t a b i l i t yo fm i c r o c r y s t a l l i n el a y e rw a ss t u d i e d E x p e r i m e n tr e s u l t si n d i c a t e dt h a ta c t i v a t i o ne n e r g yo fg r a i ng r o w t ho nm i c r o p a r t i c l i z a t i o nt r e a t m e n to ft h es u
16、 r f a c eo fa l u m i n u ma l l o yw e r em o r e16 1k J m o lt h a nu n t r e a t e ds a m p l e s N a m e l y ，t h et r e a t e ds a m p l e sp o s s e s sr e l a t i v e l ye x c e p t i o n a lt h e r m a ls t a b i l i t y T h er e s u l t so fm i r c o h a r d n e s sa sw e l la sX R Da n a l y s i sm e e ta g r e e m e n tw i t hD S Cc u r v e s ，t h e r e f o r e ，m i c r o c r y s t a l l i n el a y e rh e a ts t a b l et e m p e r a t u r e
