廣域溫度陶瓷基復合材料的制備及摩擦性能研究.pdf

1、本文用化學沉淀法制備了不同顆粒尺度、微觀形貌的SrSO4納米粉體。選用具有耐磨損、耐高溫和良好力學性能的ZrO2（3mol.％Y2O3）-20wt.%Al2O3（TZ3Y20A）作為基體材料，試驗制備的SrSO4納米粉體作為固體潤滑劑添加到TZ3Y20A粉體中，放電等離子燒結出TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基自潤滑復合材料。試驗利用SEM、XRD、Raman、維氏硬度儀、密度天平、高溫摩擦磨損試驗機等測試手段觀察了SrSO4粉體形貌，探

2、究其生長機制，研究了TZ3Y20A-SrSO4復合材料的組織結構、力學性能以及摩擦學性能。
　　改變試驗中的Sr2+與SO42-濃度比能得到不同形貌、粒度的SrSO4。Sr2+與SO42-濃度比較低時制備出棒狀的SrSO4粉體，其顆粒的平均粒度為長約250nm，寬約100nm，隨著Sr2+與SO42-濃度比增加，能夠制備片狀的SrSO4粉體，其顆粒的平均粒度為長約350nm，寬約300nm。TZ3Y20A-SrSO4復合材料燒結后

3、物相主要由t-ZrO2、α-Al2O3及SrSO4構成。SrSO4在復合材料中的含量不斷增大，材料整體的致密度、硬度都不斷增大。
　　TZ3Y20A測試溫度由室溫至600℃升高，平均摩擦系數(shù)、磨損率隨之增大。數(shù)值曲線的波動越來越劇烈，波動的幅度也越來越大。TZ3Y20A室溫下，平均摩擦系數(shù)、磨損率分別為0.42、9.210-6mm3/N m，在600℃時，平均摩擦系數(shù)0.91，磨損率為3.610-5mm3/Nm。而對添加棒狀SrS

4、O4的TZ3Y20A-50wt.%SrSO4復合材料，隨著測試環(huán)境溫度的升高，平均摩擦系數(shù)、磨損率均是先增大后減小，都是在200℃時最高，600℃時最低，在600℃下的平均摩擦系數(shù)為0.22，磨損率為0.0310-5mm3/Nm，對添加片狀SrSO4的TZ3Y20A-50wt.%SrSO4復合材料摩擦系數(shù)、磨損率隨著測試環(huán)境溫度的升高，同樣是在200℃時最高，600℃時最低，600℃下摩擦系數(shù)、磨損率則為0.26、0.210-5mm3/

5、Nm。TZ3Y20A-SrSO4復合材料具有明顯優(yōu)于基體陶瓷材料的摩擦學性能，隨著SrSO4含量不斷增加，復合材料摩擦系數(shù)和磨損率都有所降低，摩擦性能得到改善。
　　棒狀的SrSO4與片狀的SrSO4相比，因其顆粒尺度較小，有利于燒結的致密化，所以添加棒狀SrSO4粉體制備的復合材料有更高的致密度以及維氏硬度。在磨損過程中，添加棒狀SrSO4復合材料形成更為均勻、平整、致密的表面潤滑膜，從而得到更低的摩擦系數(shù)和磨損率，表現(xiàn)出了更加