二硅化鉬的高溫摩擦學特性及其磨損率預(yù)測.pdf

1、對陶瓷材料高溫摩擦磨損性能的研究是摩擦學領(lǐng)域中的熱點方向之一?？墒?，陶瓷材料對于復(fù)雜精密零件的難加工性和低力學可靠性，嚴重阻礙了其在高效動力機械等工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。金屬間化合物二硅化鉬(MoSi2)是一種極有吸引力的高溫結(jié)構(gòu)材料，它具有硬度高、彈性模量高、高溫抗氧化性極好、在1400℃下強度基本不降低和可用電火花進行加工等特點。因此，MoSi2材料有望成為高溫等特殊工況下選用的新型耐磨材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天、武器裝備、交通運輸及高效

2、動力機械等領(lǐng)域。
　　 本文采用自蔓延高溫合成技術(shù)制備了MoSi2及0.8wt.％La2O3-MoSi2復(fù)合材料，分別以氧化鋁、碳化硅和氮化硅為對摩件，研究不同的環(huán)境溫度(700～1100℃)、載荷(10～50N)和滑動速度(0.084～0.252m/s)對MoSi2材料高溫摩擦磨損行為的影響，探討了其磨損機制；并建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MoSi2材料的高溫磨損率預(yù)測模型。同時也考察了MoSi2涂層的高溫摩擦學特性及其磨損機制。

3、本文主要研究結(jié)果如下：
　　 1.隨環(huán)境溫度、載荷和滑動速度的增加，MoSi2/SiC和MoSi2/Si3N4兩種摩擦副的摩擦因數(shù)呈下降的趨勢，MoSi2的磨損率均逐漸減??；而MoSi2/Al2O3配對副的摩擦因數(shù)呈先上升后下降的趨勢，MoSi2的磨損率隨溫度的增加先增加后減小，隨載荷和滑動速度的增加，其磨損率逐漸下降。比較三種配對副材料，與SiC對摩時，MoSi2/SiC配對副的摩擦因數(shù)最小且MoSi2磨損率最小，因此，SiC

4、是MoSi2-種合適的高溫配對副材料。
　　 2.MoSi2材料在高溫磨損過程中，氧化磨損始終存在。隨著載荷的增大，MoSi2的磨損機制還表現(xiàn)為粘著、研磨、疲勞斷裂；隨著溫度的升高，MoSi2的磨損機制主要表現(xiàn)為粘著、研磨和疲勞斷裂等形式；滑動速度的增加使MoSi2的磨損機制從磨粒擦傷為主轉(zhuǎn)化為以粘著和研磨為主。
　　 3.稀土La2O3的加入提高了MoSi2基復(fù)合材料的高溫抗磨性，歸因于其強韌化作用。稀土-MoSi2復(fù)

5、合材料的磨損機制除氧化磨損之外，隨載荷的增大，還表現(xiàn)為粘著磨損、研磨和疲勞磨損；隨著溫度的增加，表現(xiàn)為以粘著磨損為主逐漸向研磨和粘著磨損轉(zhuǎn)變；隨滑動速度的增大，表現(xiàn)為粘著磨損、研磨和磨粒擦傷。
　　 4.比較了K403合金及硅化鉬涂層的高溫摩擦學性能。結(jié)果表明，與氧化鋁1100℃對摩時，硅化鉬涂層明顯提高了材料的高溫抗磨性，30Vol.％ZrO2-MoSi2涂層效果更加顯著。鎳基合金的高溫磨損機制為氧化磨損和疲勞斷裂。硅化鉬涂層