本專利屬于鎂合金材料性能的技術領域，是針對提高鎂合金潤滑油工況疲勞性能的新方法。
背景技術：
近年來，得益于我國對汽車油耗、排放和汽車輕量化的逐漸重視，鎂合金在汽車領域得到了廣泛的應用，被視為汽車工業(yè)最有應用潛力的金屬材料。按成形工藝，鎂合金分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，應用部件涵蓋動力系統、傳動系統、機件殼罩等多個系統，研究如何提高鎂合金的疲勞性能是當前鎂合金材料研究的熱點和重點。
目前，關于增強鎂合金疲勞性能的研究主要側重于稀土元素添加、熱處理、預變形等方面，對于實際工況下的疲勞性能研究非常缺乏。另外，汽車動力系統和傳動系統部件大都屬于潤滑油系統構件，在實際使用中潤滑油的酸值會隨著使用過程中的烴類氧化生成有機酸而增加，使得潤滑油的腐蝕性增加，此時，如何防止或減緩潤滑油對材料表面缺陷或不平整處的侵蝕，是防止疲勞裂紋萌生、增強材料疲勞性能的重要因素。
另外，目前有研究表明在潤滑油中可以利用納米材料作為添加劑進行材料表面的缺陷修復，如在潤滑油中加入納米銅、納米tio2等納米材料作為添加劑，可以對材料的摩擦表面進行修復，形成相應的自修復膜，提高材料的抗摩擦性能。但上述作為潤滑油添加劑的納米材料的價格較貴，因此目前的應用非常有限。同時單純采用納米材料作為潤滑油添加劑進行材料的表面修復，主要針對的是材料表面的性能強化，對于材料內部結構強化等方面的作用較為有限。
綜上所述，對于汽車潤滑油系統中的鎂合金部件，如何找到行之有效同時成本較低的處理方法，以提高鎂合金部件在潤滑油系統中的疲勞性能，對于鎂合金材料在汽車領域的應用意義極大。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于：針對汽車領域潤滑油工況下的鎂合金部件在使用過程中存在的潤滑油腐蝕對材料疲勞性能的影響，提出一種提高鎂合金潤滑油工況疲勞性能的新方法，該方法不僅可以細化材料晶粒、提高材料疲勞強度，同時還可以對材料表面的缺陷或不平整處進行修復，以減緩及防止?jié)櫥蛯Σ牧媳砻嫒毕莼虿黄秸幍那治g，達到防止疲勞裂紋萌生、增強材料疲勞性能的目的。
為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
一種提高鎂合金潤滑油工況疲勞性能的新方法，將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡2至4小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。
進一步，所述的鎂合金為鑄造鎂合金或變形鎂合金。
進一步，所述的鎂合金樣品，表面粗糙度為0.8至0.2。
進一步，所述的納米級高爐鈦渣，粒度在10nm～100nm間。
進一步，所述的潤滑油為新油，酸值小于或等于0.1mgkoh/g。
進一步，所述的潤滑油為礦物潤滑油、半合成潤滑油或全合成潤滑油中的任意一種。
進一步，所述的利用疲勞試驗機對鎂合金樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，如鎂合金為鑄造鎂合金，拉-壓循環(huán)應力載荷中的最大應力為屈服極限的10%至20%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為5000至10000周次。
進一步，所述的利用疲勞試驗機對鎂合金樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，如鎂合金為變形鎂合金，拉-壓循環(huán)應力載荷中的最大應力為屈服極限的20%至40%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為1000至10000周次。
進一步，所述的含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的0.5%至1.25%。
進一步，所述的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為15%～25%(質量百分比)，同時sio2的含量為15%～20%(質量百分比)。
本發(fā)明的有益效果包括如下幾方面。
1)針對鎂合金材料，采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，可以細化材料晶粒、提高材料疲勞強度。同時，針對鑄造鎂合金和變形鎂合金，分別選取不同的拉-壓循環(huán)應力載荷預加載的最大應力，可以對鎂合金的晶粒細化起到更好的效果，且不會造成材料的疲勞損傷。另外，拉-壓循環(huán)應力載荷的應力比為0(即最小應力為0，每次循環(huán)完全卸載)，可以防止預加載過程中的失穩(wěn)，同時也讓材料在預加載的每次循環(huán)過程中不存在殘余應力，避免造成相應的材料損傷。
2)在本發(fā)明中，將采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載后的鎂合金材料置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，潤滑油中的納米級高爐鈦渣可以對材料表面的缺陷或不平整處進行修復，形成相應的修復膜。相對于單純的納米材料修復而言，經過循環(huán)應力載荷預加載后的材料表面的缺陷或不平整處暴露的更為充分，此時采用納米級高爐鈦渣進行修復，能夠充分的對材料表面的缺陷或不平整處進行修復，修復效果較不經預循環(huán)加載直接進行表面修復的效果明顯為好。
3)在本發(fā)明中，采用納米級高爐鈦渣作為潤滑油添加劑進行鎂合金材料的表面修復，納米級高爐鈦渣的產品原料來自于釩鈦磁鐵礦高爐冶煉后的爐渣(即高爐鈦渣)，屬于固廢物回收，相較于納米銅、納米tio2等修復材料而言，成本優(yōu)勢非常明顯。另外，高爐鈦渣礦相復雜，主要的礦相為鈣鈦礦、攀鈦透輝石、富鈦透輝石和鎂鋁尖晶石，化學性質穩(wěn)定，不溶于一般的酸堿，利用納米級高爐鈦渣修復材料表面缺陷或不平整處形成的修復膜，相較納米銅、納米tio2等材料來說更為穩(wěn)定，耐腐蝕性更強，能夠有效的減緩或防止?jié)櫥褪褂眠^程中酸值增加帶來的腐蝕性的影響，從而增強潤滑油工況下材料的疲勞性能。
4)本發(fā)明方法工藝簡單易行，同時用以表面修復的納米級高爐鈦渣的原料屬于固廢物回收，成本極低，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
如圖所示，本實施例一種提高鎂合金潤滑油工況疲勞性能的新方法，包括以下步驟：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡2至4小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金可以為鑄造鎂合金，也可以為變形鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.8至0.2；納米級高爐鈦渣的粒度為10nm～100nm；用以浸泡的潤滑油為新油，酸值小于或等于0.1mgkoh/g；用以浸泡的潤滑油為礦物潤滑油、半合成潤滑油或全合成潤滑油中的任意一種。
2)上述步驟1)中，如鎂合金樣品的材料為鑄造鎂合金，則拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的10%至20%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為5000至10000周次。
3)上述步驟1)中，如鎂合金樣品的材料為變形鎂合金，則拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的20%至40%，循環(huán)應力比為0，預加載的循環(huán)次數為1000至10000周次。
4)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的0.5%至1.25%。
5)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為15%～25%(質量百分比)，同時sio2的含量為15%～20%(質量百分比)。
本發(fā)明采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可以有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，以大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。本發(fā)明方法工藝簡單易行，同時用以表面修復的納米級高爐鈦渣的原料屬于固廢物回收，成本極低，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
第1實施例：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡2小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金為鑄造鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.8；納米級高爐鈦渣的粒度為100nm；用以浸泡的潤滑油為礦物潤滑油，且為新油，酸值為0.1mgkoh/g。
2)上述步驟1)中，拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的10%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為10000周次。
3)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的0.5%。
4)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為15%(質量百分比)，同時sio2的含量為15%(質量百分比)。
本實施例采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。方法簡單易行，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
第2實施例：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡3小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金為鑄造鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.5；納米級高爐鈦渣的粒度為50nm；用以浸泡的潤滑油為半合成潤滑油，且為新油，酸值為0.08mgkoh/g。
2)上述步驟1)中，拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的15%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為7500周次。
3)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的1.0%。
4)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為20%(質量百分比)，同時sio2的含量為17.5%(質量百分比)。
本實施例采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。方法簡單易行，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
第3實施例：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡4小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金為鑄造鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.2；納米級高爐鈦渣的粒度為10nm；用以浸泡的潤滑油為全合成潤滑油，且為新油，酸值為0.06mgkoh/g。
2)上述步驟1)中，拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的20%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為5000周次。
3)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的1.25%。
4)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為25%(質量百分比)，同時sio2的含量為20%(質量百分比)。
本實施例采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。方法簡單易行，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
第4實施例：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡2小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金為變形鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.8；納米級高爐鈦渣的粒度為100nm；用以浸泡的潤滑油為礦物潤滑油，且為新油，酸值為0.05mgkoh/g。
2)上述步驟1)中，拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的20%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為10000周次。
3)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的0.5%。
4)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為15%(質量百分比)，同時sio2的含量為15%(質量百分比)。
本實施例采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。方法簡單易行，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
第5實施例：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡3小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金為變形鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.5；納米級高爐鈦渣的粒度為50nm；用以浸泡的潤滑油為半合成潤滑油，且為新油，酸值為0.035mgkoh/g。
2)上述步驟1)中，拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的30%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為5000周次。
3)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的1.0%。
4)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為20%(質量百分比)，同時sio2的含量為17.5%(質量百分比)。
本實施例采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。方法簡單易行，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
第6實施例：
1)將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫25℃環(huán)境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環(huán)應力載荷進行預加載，預加載完成后，將樣品置于含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中進行浸泡處理，浸泡4小時后取出樣品，并將樣品表面進行除油處理，完成對鎂合金樣品的處理。其中，鎂合金為變形鎂合金；鎂合金樣品的表面粗糙度為0.2；納米級高爐鈦渣的粒度為10nm；用以浸泡的潤滑油為全合成潤滑油，且為新油，酸值為0.01mgkoh/g。
2)上述步驟1)中，拉-壓循環(huán)應力載荷預加載中的最大應力為屈服極限的40%，應力比為0，預加載的循環(huán)次數為1000周次。
3)上述步驟1)中，含有納米級高爐鈦渣作添加劑的潤滑油中，納米級高爐鈦渣的含量為潤滑油質量的1.25%。
4)上述步驟1)中，作為潤滑油添加劑所用的納米級高爐鈦渣，其tio2的含量為25%(質量百分比)，同時sio2的含量為20%(質量百分比)。
本實施例采用低應力循環(huán)預加載結合納米材料表面修復的技術，可以細化鎂合金晶粒、提高材料疲勞強度，同時利用納米級高爐鈦渣對鎂合金材料表面的缺陷或不平整處進行表面修復，可有效的減緩或防止鎂合金材料潤滑油工況下的腐蝕，大大提高鎂合金材料潤滑油工況下的疲勞性能。方法簡單易行，整體的技術、經濟優(yōu)勢十分明顯。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。