Qualité de surface et comportement à l'usure par glissement à sec de l'alliage AZ61Mg selon la technique Abbott Firestone

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12437 (2023) Citer cet article

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Actuellement, les alliages de magnésium sont largement utilisés dans divers secteurs en raison de leurs propriétés uniques. Cependant, l’alliage AZ61Mg, un alliage de magnésium couramment utilisé, est connu pour avoir une mauvaise résistance à l’usure, ce qui limite ses applications. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont étudié diverses techniques de traitement de surface, notamment la méthode Abbott Firestone, afin d'améliorer la résistance à l'usure de cet alliage. Cette étude utilise la méthodologie des surfaces de réponse (RSM) pour examiner les effets de la pression et de la vitesse sur le comportement à l'usure et les zones Abbott Firestone de l'alliage AZ61Mg. Trois niveaux de pression (0,01, 0,015 et 0,02 MPa) et de vitesse (0,57, 0,76 et 0,95 m/s) sont utilisés pour effectuer des tests d'usure par glissement à sec à température ambiante en utilisant une méthode broche sur disque avec une technique de conception expérimentale ( EDT). L'analyse de variance ANOVA est utilisée pour identifier la relation entre les paramètres d'entrée (pression et vitesse) et les réponses (taux d'usure, paramètre de rugosité de surface Rz et zones Abbott Firestone) de l'alliage AZ61Mg. Les modèles optimisés pour le taux d'usure et les zones Abbott Firestone ont donné des estimations précises, ce qui peut améliorer la rentabilité et l'efficacité. Les résultats indiquent que la pression et la vitesse affectent de manière significative le comportement à l'usure de l'alliage AZ61Mg.

Des métaux légers dotés d’excellentes propriétés mécaniques sont actuellement étudiés comme solution potentielle à la crise énergétique dans les industries automobile et aérospatiale. Le magnésium (Mg) gagne en popularité parmi les chercheurs et les scientifiques du monde entier comme l'un des métaux légers les plus prometteurs. Le magnésium est le métal structurel le plus léger. D’une manière générale, le magnésium possède de bonnes qualités, telles qu’une densité élevée et faible, une capacité d’amortissement et une bonne stabilité dimensionnelle1,2,3. La structure en treillis hexagonal des alliages de magnésium affecte fortement leurs caractéristiques de base. Les métaux à réseau hexagonal ont une déformation plastique plus sophistiquée que les métaux à réseau cubique. Les exigences en matière d’éléments fabriqués étant en constante augmentation, il est raisonnable de s’efforcer d’améliorer la qualité des pièces fabriquées. La texture de la surface est l’indicateur de qualité de surface le plus couramment utilisé4.

La figure 1 représente les modes de déformation les plus courants dans la structure cristalline du Mg, qui incluent les plans de glissement de dislocation et de jumelage. Dans Mg, il existe deux types de systèmes de glissement : les systèmes de glissement basal et non basal (qui incluent les systèmes de glissement prismatiques et pyramidaux)5. Le jumelage en tension (tel que 1012 [1011]) et le jumelage en compression (tel que 1011 [1012]) sont les modes de jumelage les plus courants dans Mg, acceptant respectivement les trains de traction et de compression le long de l'axe c.

Modes de déformation courants dans Mg : glissements de dislocation (à gauche) ; modes de jumelage (à droite)5.

Bien que Mg possède plus de systèmes de glissement que Al, sa ductilité est encore plus faible, notamment à température ambiante.

Bien que les alliages de magnésium (Mg) soient le métal structurel le plus léger, leur structure cristalline hexagonale très compacte les rend difficiles à déformer à basses températures. Pour améliorer l'ouvrabilité à chaud, les barbotines non basales peuvent être activées à haute température lors des procédures de travail des métaux en alliage de magnésium3,6.

La texture de la surface est l’indicateur de qualité de surface le plus couramment utilisé. Cependant, les recherches scientifiques ont uniquement examiné les mesures de rugosité 2D de la surface afin d'évaluer son état après usinage. De plus, Ra (écart moyen arithmétique du profil) et Rz sont les deux paramètres de rugosité les plus fréquemment utilisés (une hauteur de cuspide du profil). Pour plus d’assurance, une plus grande variété de paramètres de rugosité de surface 2D et de surface 3D doit être donnée dans la description2.

La courbe Abbott Firestone est un outil qui peut être utilisé pour caractériser les surfaces initiales et usées des matériaux. Il est plus précis que la rugosité de surface (Ra) pour capturer les changements qui se produisent pendant l'usure. La courbe peut être utilisée pour évaluer l’impact de processus synergiques, tels que les processus tribologiques, et pour prédire la probabilité de changements futurs à la surface7,8.