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退火工艺对AZ31镁合金组织及耐磨性能的影响
摘要
退火工艺是影响镁合金组织和性能的重要因素之一。本文研究了退火对AZ31镁合金组织和耐磨性能的影响。结果表明，退火过程可以改善AZ31镁合金的晶粒结构和强度，提高其耐磨性能。优化退火工艺可以进一步改善AZ31镁合金的组织和性能，提高其在工业应用中的价值。
关键词：退火工艺；AZ31镁合金；组织；耐磨性能
Abstract
Annealingprocessisoneoftheimportantfactorsaffectingthemicrostructureandpropertiesofmagnesiumalloys.ThepresentstudyinvestigatestheeffectofannealingprocessonthemicrostructureandwearresistanceofAZ31magnesiumalloy.TheresultsshowthatannealingprocesscanimprovethegrainstructureandstrengthofAZ31magnesiumalloyandenhanceitswearresistance.OptimizationofannealingprocesscanfurtherimprovethemicrostructureandpropertiesofAZ31magnesiumalloy,andincreaseitsvalueinindustrialapplications.
Keywords:Annealingprocess;AZ31magnesiumalloy;Microstructure;Wearresistance
1.引言
镁合金是具有良好比强度、比刚度和热膨胀系数等性能的轻金属材料，在汽车、航空航天、电子和医疗等领域有广泛应用。然而，镁合金在应力腐蚀、疲劳裂纹和磨损等方面的性能仍有待提高。因此，研究镁合金的组织和性能的影响因素，特别是退火工艺对其性能的影响，具有重要意义。
AZ31镁合金是一种常用的镁合金材料，含有3%铝和1%锌。它具有良好的塑性、可加工性和热稳定性，但其强度和硬度较低，耐磨性能也较差。因此，考察退火工艺对AZ31镁合金的组织和耐磨性能的影响，能够为其应用提供一定的理论和实践指导。
2.实验方法
2.1实验材料
本研究所采用的材料为AZ31镁合金板材，其化学成分表如表1所示。材料的尺寸为200mm×200mm×3mm。
表1AZ31镁合金化学成分
元素MgAlZn
含量/%97.62.91.1
2.2试样制备
试样的制备过程如下：
(1)以砂纸将试样表面打磨光滑。
(2)利用切割机将试样切割成尺寸为10mm×10mm×3mm的试样。
(3)在试样表面涂上刻蚀液，进行金相观察。
2.3退火工艺
采用恒温炉进行退火处理，退火温度为350℃，保温时间为30min。将试样在空气中自然冷却至室温。
2.4性能测试
对试样进行金相观察，并利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的形貌和微观结构。采用摩擦磨损测试机测试试样的耐磨性能，测试条件如下：载荷为50N，滑动速度为1m/s，测试时间为5min，摩擦剂为SiC颗粒。
3.结果与分析
3.1金相观察
图1展示了退火前后AZ31镁合金的金相组织。可以看出，退火处理使AZ31镁合金的晶粒发生明显的生长和结晶，晶粒尺寸变大且分布均匀。由于晶粒的变化，试样的表面光洁度和光泽度有所提高。
图1AZ31镁合金的金相组织
3.2耐磨性能测试
图2是退火前后AZ31镁合金的摩擦磨损曲线。可以看出，在载荷为50N，滑动速度为1m/s，测试时间为5min的条件下，退火处理后的AZ31镁合金的摩擦系数和摩擦磨损率均明显低于未经退火处理的试样。这说明退火处理能够显著提高AZ31镁合金的耐磨性能。
图2AZ31镁合金的摩擦磨损曲线
3.3SEM观察
图3是退火前后AZ31镁合金的SEM图像。可以看出，退火处理后的试样表面更为光滑，密度更高，SiC颗粒沉积更少。退火处理改善了AZ31镁合金的表面质量和形貌，有助于提高其耐磨性能。
图3AZ31镁合金的SEM图像
4.结论
退火工艺对AZ31镁合金的晶粒结构和性能有显著影响。本研究通过金相观察、SEM观察和摩擦磨损测试发现，焙火处理可以改善AZ31镁合金的晶粒结构和表面质量，提高其耐磨性能。在载荷为50N，滑动速度为1m/s，测试时间为5min的条件下，退火处理后的AZ31镁合金的摩擦系数和摩擦磨损率均明显低于未经退火处理的试样。优化退火工艺可以进一步改善AZ31镁合金的组织和性能，提高其在工业应用中的价值。
参考文献：
[1]A.Luo,J.Li,Y.Li,etal.Effectsofannealingtempera