【摘要】：聚晶金剛石復(fù)合片既具有金剛石的超高硬度、超耐磨性的優(yōu)良特點,又具有硬質(zhì)合金的高強度以及良好的抗沖擊韌性的優(yōu)異性能,被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)鉆探、超硬切削、航空航天等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域的應(yīng)用使得聚晶金剛石工具面臨著諸多苛刻的環(huán)境問題,如在外太空環(huán)境下,由于高真空環(huán)境可能導(dǎo)致聚晶金剛石工具在服役過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的黏著磨損,從而導(dǎo)致失效。而在傳統(tǒng)超硬切削加工中,冷卻液以及潤滑劑由于其污染問題使用受限,因此研究如何采用無形無態(tài)的氣體作為潤滑與保護介質(zhì)有重要意義。本研究旨在揭示空氣組分中的氣體如N_2、O_2、H2、H2O等對于聚晶金剛石復(fù)合片/Si3N4摩擦學(xué)性能的影響,分析討論對摩副摩擦系數(shù)、磨損率與氣氛之間的關(guān)系,并通過改變氣體的壓強來實現(xiàn)抑制真空環(huán)境下現(xiàn)粘附的出現(xiàn),最終得到以下實驗結(jié)果:(1)聚晶金剛石復(fù)合片在Ar和N_2氛圍下的穩(wěn)定期摩擦系數(shù)為0.045和0.051要小于O_2和大氣條件下的0.078和0.104,這主要由于Ar和N_2條件下,摩擦界面生成了減摩性碳質(zhì)轉(zhuǎn)移膜,而在O_2和大氣條件下,幾乎無轉(zhuǎn)移膜生成。(2)聚晶金剛石復(fù)合片在Ar和N_2氛圍下的磨損率分別為15.3×10-9 mm3/Nmm 和 15.8×10-9mm3/Nmm,大于 O_2和大氣條件下的 6.5×10-9mm3/Nmm和8.1×10-9 mm3/Nmm。磨損主要發(fā)生在跑合期,摩擦跑合階段,對摩副界面間發(fā)生劇烈的塑性變形,產(chǎn)生較強的共價反應(yīng),導(dǎo)致大量的材料剝落,在Ar和N_2氛圍下,跑合期劇烈,持續(xù)時間長,因此磨損較大,而在O_2和大氣條件下,跑合期平穩(wěn)持續(xù)時間短,所以磨損較小。(3)在真空條件下,摩擦界面間強烈的粘附現(xiàn)象是導(dǎo)致較差摩擦學(xué)性能出現(xiàn)的主要原因,空氣中H2O、H2在較低壓強條件下可減少界面間粘附,使得其摩擦系數(shù)降低至0.1以下,而N_2和O_2在較低壓強條件下不能夠減少粘附,摩擦系數(shù)達(dá)到0.5。(4)O_2在較低壓強條件下,減小粘附的性能較差,但在較高壓強條件下仍可呈現(xiàn)出較好的減小粘附的性質(zhì),且隨壓強升高,性能越好,在103Pa條件下,摩擦系數(shù)仍可降至0.1以下。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ163;TB33

【參考文獻】

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本文編號：2684893