【摘要】：航空航天、汽車工業(yè)、燃?xì)廨啞⒏邷剌S承等工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)自潤(rùn)滑復(fù)合材料提出了越來(lái)越高的要求。氧化物陶瓷因其良好的機(jī)械性能和抗氧化性能而被選做自潤(rùn)滑復(fù)合材料的基體材料,但其高溫摩擦性能不佳。近年來(lái)研究表明,含氧酸鹽(如硫酸鹽、鉻酸鹽、鉬酸鹽和釩酸鹽等)因具有低剪切強(qiáng)度可作為固體潤(rùn)滑添加劑,用以優(yōu)化自潤(rùn)滑復(fù)合材料在廣域溫度條件下的摩擦學(xué)性能。本課題分別采用直接沉淀法和固相反應(yīng)法制備鉬酸鍶(Sr Mo O4)和釩酸鍶(Sr3V2O8)粉體作為固體潤(rùn)滑劑,并對(duì)所制得的鉬酸鍶和釩酸鍶粉體的微觀形貌和熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析。以Zr O2(3 mol.%Y2O3)-20 wt.%Al2O3(TZ3Y20A)陶瓷作為基體,分別將鉬酸鍶、釩酸鍶、Ag、Mo S2和Sr SO4粉體作為固體潤(rùn)滑劑,通過(guò)放電等離子燒結(jié)(SPS)的方法制備出不同組分的陶瓷基自潤(rùn)滑復(fù)合材料,分析不同組分復(fù)合材料的物相組成、微觀形貌、致密度、維氏硬度以及室溫到800 o C范圍內(nèi)的摩擦學(xué)性能,獲得復(fù)合材料在廣域溫度條件下的磨損機(jī)制和自潤(rùn)滑機(jī)理。通過(guò)直接沉淀法制備的鉬酸鍶粉體呈尺寸均一的球形,粉體具有二次團(tuán)聚結(jié)構(gòu),顆粒尺寸在13.10μm左右。通過(guò)調(diào)整煅燒溫度,最終在1150oC條件下通過(guò)固相反應(yīng)法制得純相的Sr3V2O8粉體。鉬酸鍶和釩酸鍶粉體在室溫到1200oC范圍內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性。采用放電等離子燒結(jié)法制備的TZ3Y20A陶瓷材料主要由t-Zr O2和α-Al2O3組成,其致密度為99.8%,硬度為14.56 GPa。隨著固體潤(rùn)滑劑的加入,通過(guò)放電等離子燒結(jié)法制備的不同組分的復(fù)合材料的致密度和硬度均小于純相的TZ3Y20A陶瓷材料。采用球盤式高溫摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)試TZ3Y20A陶瓷材料和不同組分的復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能。對(duì)于TZ3Y20A陶瓷材料,室溫到600oC條件下,其磨損機(jī)制為脆性斷裂和微切削,在800oC條件下,其磨損機(jī)制為脆性斷裂和剝層磨損。當(dāng)加入20 wt.%Sr Mo O4時(shí),TZ3Y20A-Sr Mo O4復(fù)合材料在室溫到800oC范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)在0.22~0.55之間,明顯低于TZ3Y20A陶瓷材料,但在高溫條件下,復(fù)合材料的磨損率較高,達(dá)到10-4 mm3/(N·m)。為了改善復(fù)合材料在高溫條件下的耐磨性能,分別將10 wt.%Ag、Mo S2和Sr SO4加入到TZ3Y20A-20 wt.%Sr Mo O4復(fù)合材料中,在多種固體潤(rùn)滑劑的協(xié)同作用下,復(fù)合材料在高溫條件下的摩擦性能有所改善,在高溫條件下具有較低的摩擦系數(shù)和磨損率。當(dāng)在TZ3Y20A陶瓷材料中同時(shí)加入10 wt.%Sr3V2O8和10wt.%Ag時(shí),在室溫到600oC條件下,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率均隨溫度升高而升高,摩擦系數(shù)在0.31~0.61之間,均低于TZ3Y20A陶瓷材料,磨損率在10-8~10-5mm3/(N·m)數(shù)量級(jí),結(jié)果分析表明,Ag以及因摩擦化學(xué)反應(yīng)而生成的Ag VO3、Ag3VO4相的協(xié)同作用有效的改善了TZ3Y20A-Sr3V2O8-Ag復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能。
【圖文】：

BaMoO4結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 高溫條件下復(fù)合材料磨損表面形成 AgVO3液相潤(rùn)滑膜原理示意圖[34]Liu Eryong 等[35]在 NiAl/Mo 基體中添加 AgVO3納米線作為固體潤(rùn)滑擦試驗(yàn)結(jié)果表明 NiAl/Mo-AgVO3復(fù)合材料在廣域溫度范圍內(nèi)具有良好擦性能。在高溫條件下進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)，AgVO3相完全分解為 Ag 和 VxO
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640702