高溫彈性元件氧化鋯陶瓷彈簧的制備及性能研究.pdf

1、彈簧作為最常用的機(jī)械基礎(chǔ)元件之一,廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械裝置中。金屬是最常用的彈簧制備材料,然而隨著科技的發(fā)展,對(duì)彈簧使用溫度和使用條件的要求越來(lái)越苛刻,金屬材料彈簧難以滿足,陶瓷彈簧的出現(xiàn)恰恰滿足了這些極限條件的要求。相比于普通金屬?gòu)椈?陶瓷彈簧具有良好的高溫抗性,相比于其他非金屬類彈簧,如橡膠彈簧,陶瓷彈簧又具有耐磨損,不生熱的優(yōu)點(diǎn)。
　　氧化鋯作為一種高韌性材料,廣泛應(yīng)用于石油勘探,發(fā)動(dòng)機(jī)制作等生活各個(gè)方面,溫度升高時(shí),材料產(chǎn)生

2、一定的體積膨脹阻止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展,以此來(lái)達(dá)到增韌的效果。凝膠注模工藝因其制備的坯體致密,強(qiáng)度高,收縮小,常被應(yīng)用在制作形狀復(fù)雜的產(chǎn)品方面。
　　本實(shí)驗(yàn)中主要設(shè)計(jì)一種以氧化鋯為原料,采用凝膠注模成型方式,可以應(yīng)用于800°C以上高溫環(huán)境的螺旋形陶瓷彈簧,該陶瓷彈簧具有一定壓縮回彈性,可用于航空航天飛行器中的高溫密封構(gòu)件。此外,可以根據(jù)模具參數(shù)的不同,制作出不同參數(shù)的螺旋陶瓷彈簧,以此來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的彈性系數(shù)等參數(shù),滿足不同環(huán)境條件的要求。

3、本實(shí)驗(yàn)前期主要對(duì)該高溫元件的成型工藝進(jìn)行摸索與改進(jìn),對(duì)陶瓷彈簧的設(shè)計(jì)與制備進(jìn)行了研究,后期對(duì)試樣的常溫性能,尤其是彈性性能進(jìn)行了初步的測(cè)試與討論。主要結(jié)論包括:
　　在1500°C時(shí),材料晶型轉(zhuǎn)變基本完成,幾乎全部是以四方相固溶體的形式存在。在1500°C樣品斷口掃描圖片中,可以觀察到旋渦狀凹陷,可以推斷這是材料斷裂時(shí)韌性斷裂導(dǎo)致的旋渦狀斷口,類似于金屬斷裂時(shí)出現(xiàn)的塑性韌窩,判斷1500°C是最合適的燒結(jié)溫度。
　　在室溫,

4、陶瓷彈簧的彈性行為與金屬?gòu)椈上嗨?胡克定律F=-kx也適用于陶瓷彈簧,陶瓷彈簧壓縮回彈曲線面積小,變形吸收能量少。燒結(jié)溫度的高低對(duì)于氧化鋯陶瓷彈簧的回彈性能影響不大,只是對(duì)與其材料強(qiáng)度相關(guān)的性能,即最大承受載荷有一定的影響。其中低螺距樣品1500°C燒結(jié)樣品彈簧常數(shù)只有14.95N/mm,軸向應(yīng)變量達(dá)到了12.5％,也就是說(shuō)本參數(shù)樣品可以在形變量10%以下,最高載荷30N以下的環(huán)境中使用。
　　不同參數(shù)對(duì)彈簧常數(shù)的影響:彈簧常數(shù)隨