結(jié)構陶瓷摩擦副摩擦磨損特性研究.pdf

1、隨著當今科學技術的高速發(fā)展，新材料已經(jīng)成為高科技發(fā)展的基礎。其中新型陶瓷材料以其高硬度、高耐磨、抗腐蝕和低密度，以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和高溫下優(yōu)良的力學性能等優(yōu)點，正在逐漸被人們認識，尤其作為耐磨損材料，在許多領域得到了廣泛的應用。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，不同陶瓷材料以及在同種陶瓷材料基礎上添加不同成分制備而成的陶瓷，其組成摩擦副的摩擦磨損性能是不同的。另外由于大量的摩擦副在使用中都采用了不同形式的潤滑，干摩擦在許多情況下只是摩擦副工作的一種

2、特殊與極端的服役條件，雖然不斷有研究報道涉及，但仍缺乏系統(tǒng)的研究。因此，尋求干摩擦條件下的最優(yōu)摩擦副，日益引起人們的重視。 本文以A12O3、Si3N4、SiC和ZrO2陶瓷材料為研究對象，以純Si3N4陶瓷球為摩擦對偶件，對四組摩擦副進行了干摩擦磨損性能研究，并在A12O3/Si3N4、Si3N4/Si3N4兩組摩擦副的基礎上，分別引入了不同的二相增強增韌顆粒(Ti(C，N)、SiC、ZrO2、TiC)，共組成八對摩擦副：A1

3、2O3/Si3N4、A12O3-Ti(C,N)/Si3N4、A12O3-SiC/Si3N4、ZTA/Si3N4、Si3N4/Si3N4、Si3N4-TiC/Si3N4、SiC/Si3N4、ZrO2/Si3N4。重點分析了增強相種類對A12O3/Si3N4、Si3N4/Si3N4基礎陶瓷摩擦副干摩擦磨損性能的影響，并探討了各種陶瓷材料的磨損機理。 在室溫、干摩擦、恒定轉(zhuǎn)速、載荷變化的條件下對不同摩擦副進行球-塊摩擦磨損實驗，通過對

4、不同摩擦副的摩擦系數(shù)、磨損率隨載荷變化的關系曲線以及磨損形貌的電鏡分析表明： 添加不同成分的A12O3、Si3N4基陶瓷材料的摩擦系數(shù)和磨損率均有不同程度改變。A12O3基陶瓷材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨載荷的增加而增大，其中添加增韌補強劑的AlO3基陶瓷材料相對純A12O3陶瓷而言，摩擦系數(shù)和磨損率值較低；Si3N4基陶瓷材料的磨損率隨載荷的增加均增大，摩擦系數(shù)變化趨勢稍有不同，Si3N4的摩擦系數(shù)隨載荷增加而下降，Si3N4-T

5、iC隨載荷增加而增大，在低載荷時摩擦系數(shù)僅為0.29，磨損率數(shù)量級10-9cm3/m·N，表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨性能。以上結(jié)果表明不同增強相的引入對陶瓷摩擦副的摩擦磨損性能有很大影響。 通過對磨損實驗結(jié)果的分析，對各組摩擦副的磨損等級分別進行了劃分，揭示了各摩擦副存在磨粒磨損、粘著磨損、晶粒脆性斷裂和脫落、分層磨損等摩擦磨損過程。其中，對于純A12O3陶瓷磨損機理主要是以脆性斷裂和晶粒剝落為主；而對于顆粒增韌的A12O3-SiC、A1

6、2O3-Ti(C，N)陶瓷主要是磨粒磨損；ZrO2相變增韌的ZTA陶瓷材料以磨粒磨損和粘著磨損為主。Si3N4磨損機制主要是磨粒對試樣表面的微觀犁削和脆性剝落，對于Si3N4-TiC陶瓷材料而言磨粒犁削基體后，造成了硬質(zhì)相TiC顆粒剝落，隨后剝落的TiC顆粒又作為磨粒對試樣產(chǎn)生更大的磨損。 通過八對摩擦副摩擦磨損性能的研究以及不同增強相的添加對摩擦副影響的分析，進一步豐富和完善了摩擦學研究數(shù)據(jù)，為選擇陶瓷摩擦副提供了相關的參考和