浙工大机械学院朴钟宇教授、彭光健研究员团队在轻合金表面改性方面取得新进展

发布者:科研办发布时间:2024-08-01浏览次数:10

滚压表面改性技术作为一种表面强化手段,能同步实现金属材料表面光整和纳米梯度结构制备显著提升材料的抗磨损性能。

新葡京娱乐场官网新葡京娱乐场朴钟宇教授、彭光健研究员团队自主研制的二维超声辅助滚压加工系统,成功在铝合金表面构筑了高质量的纳米梯度结构。通过表面滚压加工,铝合金表面粗糙度Sa可降至52 nm,晶粒尺寸细化至80-500 nm,表面晶粒内可观测到大量位错缠结、位错墙、位错锁和层错等微观结构。纳米梯度结构层厚度达600 μm,其横截面硬度从基体的1.13 GPa逐渐增加至加工表面附近的1.71 GPa呈现明显的梯度分布特征。滚压强化试样在不同载荷下磨痕面积仅为原始试样的50%,磨损机制也由磨粒磨损伴随粘着磨损转变为以轻微的粘着磨损为主。

纳米梯度结构能够有效限制磨损过程中对磨副产生的接触应力和势能在试样内部的分布范围。表面高密度晶界可吸收、湮没磨损过程中产生的大量位错,缩小位错分布范围,从而提高材料抵抗塑性变形的能力,减小塑性变形区域,提升耐磨性。此外,加工表面的WeH/EH3/E2均高于未加工表面,滚压加工增强了铝合金抗裂纹萌生和扩展的能力。硬度提高改善了铝合金抗剪切能力和抗粘着性能,减少了磨损过程中粘着节点破坏时的损伤范围。

滚压加工制备的铝合金纳米梯度结构

纳米梯度结构不同深度处的硬度和弹性模量

滚压加工前后铝合金磨痕表面形貌对比

滚压加工前后铝合金磨损机制和抗磨损机理分析

相关研究成果以Research on the mechanism of the two-dimensional ultrasonic surface burnishing process to enhance the wear resistance for aluminum alloy”为题发表在中科院1区期刊《Friction》上选为封面论文20247入选ESI高被引论文。新葡京娱乐场官网为第一单位,新葡京娱乐场博士后周振宇为第一作者,朴钟宇教授和彭光健研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金(521751945210521552075047)和浙江省杰出青年基金(LR23E050002)的资助。