氧化鉻—氧化鈦復(fù)合涂層摩擦學(xué)性能研究——以及在直線超聲電機(jī)上的應(yīng)用.pdf

1、超聲電機(jī)是一種利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，使彈性體在超聲頻段內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)，通過定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦作用獲得運(yùn)動(dòng)和扭矩的新型電機(jī)。因具有許多優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用機(jī)器人、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。由于超聲電機(jī)是靠定子、轉(zhuǎn)子間的摩擦傳遞驅(qū)動(dòng)力，因而摩擦材料的性能對(duì)超聲電機(jī)的機(jī)械特性和使用壽命有著至關(guān)重要的影響。直線超聲電機(jī)定子驅(qū)動(dòng)頭是金屬合金，動(dòng)子是結(jié)構(gòu)陶瓷，所用材質(zhì)的硬度相差較大，工作過程中往往會(huì)造成定子驅(qū)動(dòng)頭表面損傷嚴(yán)重，致使穩(wěn)定性降低，服役壽命大大縮

2、減。因而摩擦材料的研究成為解決這個(gè)問題的關(guān)鍵因素之一。
　　本論文選用氧化鉻-氧化鈦陶瓷為研究對(duì)象，并通過添加氧化鈰、氧化鑭對(duì)其進(jìn)行改性，研究其摩擦學(xué)性能，以制備符合直線超聲電機(jī)使用要求的摩擦材料。論文系統(tǒng)研究了氧化鉻-氧化鈦涂層的制備工藝、組分設(shè)計(jì)，以及稀土氧化物類型和含量對(duì)氧化鉻-氧化鈦基陶瓷涂層的晶相結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、摩擦磨損性能及超聲電機(jī)輸出特性等性能影響，并利用掃描電鏡、3D形貌分析儀分析了陶瓷涂層表面磨損形貌，探討了涂層

3、的磨損機(jī)理。最后得到了以下主要結(jié)論：
　　1、利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在45號(hào)鋼基體表面進(jìn)行等離子噴涂，研究了送粉量、電弧電流、電弧電壓三個(gè)工藝參數(shù)對(duì)涂層性能的影響。結(jié)果表明：在本試驗(yàn)條件下，噴涂氧化鉻-氧化鈦涂層的優(yōu)化工藝參數(shù)為：送氣量60g/min，電弧電流600A，電弧電壓70V。
　　2、添加氧化鈰對(duì)陶瓷涂層進(jìn)行改性。結(jié)果表明：氧化鈰可以降低涂層表面粗糙度，增加涂層的結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度，減小氣孔率，細(xì)化晶粒，改善摩擦磨損性能

4、。未加氧化鈰的氧化鉻-氧化鈦的涂層磨損量為1.05×10-5mm3/N·m，當(dāng)氧化鈰含量為4wt.％時(shí)，涂層的磨損率最低為5.56×10-6mm3/N·m。稀土氧化物的加入并沒有改變涂層的磨損機(jī)理，涂層對(duì)磨氮化硅球的磨損機(jī)理主要是粘著磨損和疲勞磨損。
　　3、添加氧化鑭對(duì)陶瓷涂層進(jìn)行改性。結(jié)果表明：氧化鑭同樣可以增加涂層的結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度，減小氣孔率，細(xì)化晶粒，改善摩擦磨損性能。當(dāng)氧化鑭含量為3wt.%時(shí)，涂層的磨損率最低為4.