硅酸鹽粉體制備及其對TZ3Y20A-SrSO4復合材料摩擦學性能的影響.pdf

1、以ZrO2(3mol％Y2O3)-20wt%Al2O3(TZ3Y20A)作為基體、SrSO4作為潤滑相制備的TZ3Y20A-SrSO4復合材料在廣域溫度下具有優(yōu)異的摩擦學性能，在先進發(fā)動機系統(tǒng)的高溫滑動部件上受到了廣泛的重視和研究，但其存在難燒結的缺點。針對這一問題，本文采用高溫固相法、溶膠－凝膠法制備了不同硅酸鹽粉體，將其添加到復合材料中，采用熱壓燒結法制備出TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基復合材料，在不影響其摩擦學性能的前提下改善復

2、合材料的燒結性能。采用XRD、SEM和DSC-TG分析了不同硅酸鹽粉體的形貌、結構和生長機制，采用高溫摩擦磨損試驗機測試了添加不同硅酸鹽的TZ3Y20A-SrSO4復合材料的摩擦磨損性能。
　　采用高溫固相法以SrCO3和SiO2為原料在1400℃下分別合成了Sr2SiO4、SrSiO3和SrSiO3-SiO2共晶粉體。采用化學沉淀法以SrCl2、Na2SiO3為原料，在乙醇－水體系中合成SrSiO3粉體，最佳工藝參數(shù)為：Sr2+

3、濃度為1.0mol/L,SiO32-濃度為1.0mol/L，乙醇加入量為反應溶液總體積的30％。采用溶膠－凝膠法以無水乙醇為溶劑，HNO3為催化劑，TEOS、Sr(NO3)2、H2O為反應物，合成Sr2SiO4和SrSiO3-SiO2共晶粉體，最佳的工藝參數(shù)為：H2O：TEOS：EtOH（摩爾比）=24：1：5，pH值為3～4。
　　采用水熱法在120℃保溫4h、12h和24h制備出纖維狀Sr2SiO4水化產(chǎn)物。由于Sr2+離子的

4、不規(guī)則配位特性，使得Sr2SiO4單斜相的活性增大。
　　添加硅酸鹽有效地促進了TZ3Y20A-SrSO4復合材料的燒結。添加10%SrSiO3的復合材料具有最高的密度（4.09g/cm3）和維氏硬度（HV412）。硅酸鹽添加劑的種類對復合材料的物相組成影響不大。
　　從室溫至600℃寬溫域摩擦磨損試驗后發(fā)現(xiàn)，添加10wt.%SrSiO3的TZ3Y20A-SrSO4復合材料的摩擦系數(shù)為0.21～0.33；添加10wt.%Sr

5、2SiO4的TZ3Y20A-SrSO4復合材料的摩擦系數(shù)為0.15～0.47；而添加10wt.%(SrSiO3-SiO2)共晶粉體的TZ3Y20A-SrSO4復合材料的摩擦系數(shù)為0.18～0.34。TZ3Y20A-SrSO4復合材料的磨損速率在10-5～10-6mm3/N·m數(shù)量級。摩擦系數(shù)和磨損速率隨溫度變化的趨勢一致。TZ3Y20A-SrSO4復合材料的磨損表面形成了明顯的固體潤滑轉移膜，有效地降低了摩擦系數(shù)和磨損速率。TZ3Y20