TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基復(fù)合材料的制備.pdf

1、本文采用化學(xué)沉淀法制備出納米SrSO4粉體，選擇具有高熔點(diǎn)、優(yōu)異的力學(xué)性能和耐磨性的ZrO2(3mol％Y2O3)-20wt%Al2O3(TZ3Y20A)陶瓷為基體，分別采用熱壓燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)方法制備出TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基復(fù)合材料。采用XRD、SEM、DSC-TG和TEM分析了SrSO4粉體的形貌、生長機(jī)制和復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)，采用萬能試驗(yàn)機(jī)和高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦磨損性能進(jìn)行了研究。
　　

2、采用化學(xué)直接沉淀法制備出具有不同形貌（片狀、柱狀和等軸狀等）的納米SrSO4粉體。片狀SrSO4粉體的片厚約100nm，片長約200nm；柱狀SrSO4粉體橫向長度為80-150nm，縱向長度為700-800nm；等軸狀SrSO4粉體粒徑約80nm。對SrSO4晶體低能面(002)與(210)晶面的衍射強(qiáng)度分析表明，不同晶面相對生長速度的快慢導(dǎo)致了片狀和柱狀SrSO4晶體的形成；而反應(yīng)物濃度的降低、EDTA的絡(luò)合以及PEG的分散等環(huán)境因

3、素的改變降低晶體生長驅(qū)動力，最終得到等軸狀SrSO4多晶體。
　　TZ3Y20A-SrSO4復(fù)合材料的最佳熱壓工藝參數(shù)為：燒結(jié)溫度1150oC，燒結(jié)壓力40MPa，保溫保壓60min，升溫速率20oC/min。最佳SPS燒結(jié)工藝參數(shù)為：燒結(jié)溫度1050oC，燒結(jié)壓力40MPa，保溫保壓5min，升溫速率50oC/min。TZ3Y20A陶瓷由c-ZrO2、t-ZrO2和α-Al2O3相組成，晶粒尺寸在100～500nm之間，α-Al

4、2O3相分布十分均勻。TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基復(fù)合材料由t-ZrO2(Y2O3)、α-Al2O3和SrSO4相組成，晶粒尺寸為100～500nm；潤滑相SrSO4在TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基復(fù)合材料中分布較為均勻。
　　TZ3Y20A-SrSO4復(fù)合材料的力學(xué)性能取決于組成成分和相對密度。TZ3Y20A陶瓷的硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性要明顯高于TZ3Y20A-SrSO4復(fù)合材料。而TZ3Y20A-50SrSO4復(fù)合材料

5、的硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性要稍高于TZ3Y20A-30SrSO4復(fù)合材料。
　　TZ3Y20A陶瓷的摩擦系數(shù)隨溫度的升高而增加，從室溫時(shí)的0.48逐漸增加至800oC時(shí)的1.15，且高溫下摩擦系數(shù)在磨損過程中變得不太穩(wěn)定。向復(fù)合材料中加入不同含量SrSO4后，摩擦系數(shù)從室溫至800oC寬溫度范圍保持在0.31～0.42之間，且在磨損過程中較為穩(wěn)定。
　　TZ3Y20A陶瓷的磨損速率在室溫下為2.31×10-6mm3/N·m，