The high-strength Mg-7Sn alloys (wt.%) with a heterogeneous grain structure were prepared by low-temperature extrusion (230 °C) with the extrusion ratio of 9:1 (9E230) and 17:1 (17E230). The two extruded alloys contained fine dynamic recrystallization (DRX) grains (FG) and coarse unDRX grains (CG). The difference in deformability between CG and FG leads to the formation of heterogeneous grain structure. The average grain size and basal texture intensities increased while the volume fraction of CG decreased with increasing extrusion ratio. Tensile testing results indicated that the extruded 17E230 alloy exhibited higher tensile strengths than 9E230 alloy, whose tensile yield strength (σ0.2), ultimate tensile strengths (σb), and elongation to failure (εf) were 231.1 MPa, 319.5MPa, and 12.54 % respectively. The high tensile strengths of the extruded alloy mainly originated from grain refinement, texture strengthening, precipitation strengthening from a great number of nano-scale Mg2Sn phases, solid solution strengthening and hetero-deformation induced (HDI) strengthening, while the good ductility of the alloy was also mainly attributed to grain refinement, activation of the non-basal slip systems and HDI hardening.

Double-glow low-temperature plasma carburization (LTPC) was utilized to prepare a carburized layer (PC) on a 316L austenitic stainless steel (ASS) surface, and the fretting wear behavior was evaluated at various temperatures and frequencies. The friction coefficient curves could be divided into running-in, wear, and stable stages. With increasing temperature, the wear mechanism of 316L ASS changed from adhesive and abrasive wear to adhesive wear, accompanied by plastic deformation, fatigue peeling, and oxidative wear. The carburized layer had an adhesive wear, plastic deformation, fatigue peeling, and oxidative wear mechanism. As the frequency increased, 316L ASS showed an adhesive wear, fatigue peeling, and oxidative wear mechanism. With increasing frequency, the wear mechanism of PC changed from abrasive and adhesive wear to abrasive wear, adhesive wear, and fatigue peeling, accompanied by oxidative wear. The carburized layer generally showed lower frictional energy dissipation coefficients and wear rates than 316L ASS. This work demonstrated that plasma carburization could improve the fretting wear stability and resistance of 316L ASS. The rise in frictional temperature, the tribo-chemical reaction time, and the evolution of debris collectively influenced the wear mechanisms and wear morphologies of 316L ASS before and after plasma carburization. This could provide theoretical support for the fretting damage behaviors of ball valves under severe service conditions.