反應燒結氮化硅基復合陶瓷材料的制備與性能研究.pdf

1、本文用氣態(tài)耗定升溫法反應燒結制備出新型AlN-Si<,3>N<,4>-SiC復合陶瓷材料，并對其進行了結構、形貌分析和物理及力學性能測試。研究發(fā)現，新型AlN-Si<,3>N<,4>-SiC復合陶瓷材料的出現是對Si<,3>N<,4>-SiC陶瓷體系的重大改進，Al的添加明顯提高了Si<,3>N<,4>-SiC陶瓷體系的強度。針對目前國內在Si<,3>N<,4>自配對摩擦副下對Si<,3>N<,4>陶瓷摩擦磨損性能研究較少的情況下，本文

2、系統(tǒng)研究了載荷、潤滑條件、摩擦副對Si<,3>N<,4>陶瓷摩擦磨損性能的影響。 XRD物相分析結果表明，添加Al能夠明顯促進陶瓷材料的液相燒結，有利于β-Si<,3>N<,4>的形成，從而對材料的力學性能產生了重大影響。SEM形貌分析中觀察到等軸狀的α-Si<,3>N<,4>和柱棒狀的β-Si<,3>N<,4>相互交織，大量的纖維狀AIN填充在孔洞之間，從而有效提高了材料的致密度，改善了材料的力學性能。 通過對材料進行

3、密度、孔隙度、三點彎曲強度和洛氏硬度實驗，發(fā)現在一定范圍內添加Al可以顯著提高材料的密度及抗彎強度，超過此范圍后材料的密度及抗彎強度有所降低；而在保持A1和Si添加比例一定的情況下，復合材料的密度及抗彎強度均隨著SiC添加量的增加而增大。而硬度對Al及SiC的添加量不敏感。 對復合材料摩擦磨損行為的研究結果表明，載荷、潤滑條件及摩擦副極大影響了材料的摩擦磨損性能。材料的穩(wěn)定摩擦系數和磨損率均隨著載荷的增大而增大；水潤滑條件可以顯

4、著降低材料的磨損率，降低幅度達兩個數量級，極大改善了材料的耐磨性能；對比Si<,3>N<,4>／Si<,3>N<,4>摩擦副及Si<,3>N<,4>／GCr15摩擦副對材料摩擦磨損性能的影響可知，在相同的摩擦條件下，Si<,3>N<,4>陶瓷在Si<,3>N<,4>／GCr15摩擦副下的磨損率要比其在Si<,3>N<,4>／Si<,3>N<,4>摩擦副下低兩個數量級。通過對材料磨損表面的形貌分析可知，Si<,3>N<,4>陶瓷的磨損機制