本文關(guān)鍵詞：液相燒結(jié)SiC陶瓷的耐腐蝕、耐磨損性能研究

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【摘要】：SiC陶瓷具有硬度大,強(qiáng)度高,熱膨脹系數(shù)低,耐磨損,抗腐蝕等優(yōu)異性能,作為機(jī)械密封件及耐磨、耐腐蝕件應(yīng)用前景廣闊。本課題組前期研發(fā)出了以BaO-Al2O3-Y2O3為燒結(jié)助劑液相燒結(jié)的致密SiC陶瓷(LPS-SiC),該陶瓷結(jié)構(gòu)致密,強(qiáng)度高,綜合性能優(yōu)良。本文以此為對(duì)象,分別研究其在常溫及70℃酸、堿水溶液中的化學(xué)腐蝕行為,并與反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷(RB-SiC)對(duì)比,評(píng)價(jià)其耐化學(xué)腐蝕性能。以LPS-SiC為摩擦塊,常壓燒結(jié)SiC陶瓷(S-SiC)為對(duì)磨環(huán),采用環(huán)塊式摩擦磨損方式,研究LPS-SiC陶瓷在干態(tài)和滴油狀態(tài)下的摩擦磨損行為。LPS-SiC陶瓷在不同酸溶液介質(zhì)中的腐蝕程度不同,在HNO3溶液中腐蝕最嚴(yán)重,HCI溶液中次之,H2SO4溶液中腐蝕程度最輕。在酸溶液介質(zhì)中腐蝕后,LPS-SiC陶瓷腐蝕表面形成竹葉狀的腐蝕坑,在此區(qū)域外其它部分腐蝕不明顯。LPS-SiC陶瓷的腐蝕機(jī)理主要為酸對(duì)氧化物第二相的腐蝕,由于BaAl2Si2O8、 Y2Si207的耐酸腐蝕性存在明顯差異,LPS-SiC陶瓷的酸腐蝕具有選擇性。腐蝕導(dǎo)致LPS-SiC陶瓷失重和強(qiáng)度衰減明顯,在3.53 mol/L HNO3溶液中常溫腐蝕75天后,LPS-SiC陶瓷形成了約100 μm厚的腐蝕層,失重2.63 mg/cm2,抗彎強(qiáng)度下降到255 MPa。在70-C酸溶液中,LPS-SiC陶瓷的腐蝕加速,其腐蝕速率約為常溫腐蝕的6倍。在常溫和70℃的6.12 mol/L NaOH溶液中,LPS-SiC陶瓷發(fā)生氧化物第二相的均勻化學(xué)腐蝕,為反應(yīng)控制的動(dòng)力學(xué)過程。LPS-SiC陶瓷的堿腐蝕導(dǎo)致陶瓷表層SiC顆粒脫落,腐蝕失重、表面粗糙度增大,強(qiáng)度降低。盡管在70℃ NaOH水溶液中LPS-SiC陶瓷的腐蝕機(jī)理不變,但腐蝕加劇,腐蝕失重及強(qiáng)度降低愈加明顯。LPS-SiC陶瓷在常溫腐蝕75天后的抗彎強(qiáng)度為467 MPa,而70℃腐蝕9天后的抗彎強(qiáng)度降低到408MPa。在堿腐蝕介質(zhì)中,LPS-SiC的耐腐蝕性比RB-SiC陶瓷有顯著提高。LPS-SiC陶瓷干態(tài)磨損包含跑合磨損、穩(wěn)定磨損和劇烈磨損三個(gè)階段,磨損機(jī)理為磨粒磨損和脆性剝落,磨損量大。在滴油潤滑狀態(tài)下,該摩擦副的摩擦系數(shù)大大降低,LPS-SiC陶瓷的磨損僅包含跑合磨損和穩(wěn)定磨損兩個(gè)階段,其磨損機(jī)理主要為脆性剝落和疲勞磨損,磨損量小。摩擦塊的磨損量隨載荷的增大而增大,隨滴油速率的增大而減小。不論在干態(tài)還是滴油潤滑狀態(tài)下,LPS-SiC陶瓷的耐磨性也高于RB-SiC陶瓷。
【關(guān)鍵詞】：碳化硅 液相燒結(jié) 第二相 化學(xué)腐蝕 摩擦磨損
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.758.12
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 引言16
• 1.2 SiC陶瓷的基本結(jié)構(gòu)及性質(zhì)16-18
• 1.2.1 SiC的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.2 SiC的性質(zhì)17-18
• 1.3 SiC陶瓷在機(jī)械密封領(lǐng)域的應(yīng)用18-20
• 1.3.1 機(jī)械密封件對(duì)密封環(huán)材料性能的要求18-19
• 1.3.2 SiC陶瓷在機(jī)械密封領(lǐng)域的應(yīng)用19-20
• 1.3.3 SiC陶瓷在其他領(lǐng)域的應(yīng)用20
• 1.4 SiC陶瓷的制備技術(shù)進(jìn)展20-23
• 1.4.1 常壓燒結(jié)SiC陶瓷21-22
• 1.4.2 熱壓燒結(jié)SiC陶瓷22-23
• 1.4.3 反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷23
• 1.5 本論文研究意義及內(nèi)容23-25
• 1.5.1 研究意義23-24
• 1.5.2 研究內(nèi)容24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及方法25-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料25
• 2.2 常壓燒結(jié)SiC陶瓷試樣制備25-27
• 2.2.1 配料25
• 2.2.2 混料25-26
• 2.2.3 造粒26
• 2.2.4 壓制成形26
• 2.2.5 脫蠟26
• 2.2.6 燒結(jié)26-27
• 2.3 常壓燒結(jié)SiC陶瓷的腐蝕試驗(yàn)27
• 2.4 常壓燒結(jié)SiC陶瓷的摩擦磨損試驗(yàn)27-28
• 2.5 腐蝕及磨損試樣的測試分析28-29
• 2.5.1 密度28
• 2.5.2 抗彎強(qiáng)度與彈性模量28-29
• 2.5.3 物相分析29
• 2.5.4 顯微組織結(jié)構(gòu)與斷口形貌分析29
• 2.6 主要儀器及設(shè)備29-31
• 第三章 LPS-SiC陶瓷的酸腐蝕31-44
• 3.1 初始表面狀態(tài)及結(jié)構(gòu)31-33
• 3.2 常溫腐蝕33-37
• 3.2.1 腐蝕對(duì)SiC陶瓷質(zhì)量的影響33-34
• 3.2.2 腐蝕形貌分析34-35
• 3.2.3 物相分析35-37
• 3.3 溫度對(duì)SiC陶瓷耐酸腐蝕性能的影響37-39
• 3.3.1 失重分析37-38
• 3.3.2 腐蝕形貌分析38
• 3.3.3 物相分析38-39
• 3.4 腐蝕試樣的強(qiáng)度及斷口形貌39-43
• 3.4.1 腐蝕對(duì)SiC陶瓷抗彎強(qiáng)度的影響39-40
• 3.4.2 斷口形貌分析40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 LPS-SiC陶瓷的堿腐蝕44-52
• 4.1 常溫腐蝕44-46
• 4.1.1 腐蝕對(duì)SiC陶瓷質(zhì)量的影響44-45
• 4.1.2 腐蝕形貌分析45-46
• 4.2 70℃腐蝕46-49
• 4.2.1 失重分析46-47
• 4.2.2 腐蝕形貌分析47-48
• 4.2.3 物相分析48-49
• 4.3 腐蝕試樣的強(qiáng)度及斷口形貌49-51
• 4.3.1 堿腐蝕對(duì)SiC陶瓷抗彎強(qiáng)度的影響49-50
• 4.3.2 斷口形貌分析50-51
• 4.4 本章總結(jié)51-52
• 第五章 LPS-SiC陶瓷的摩擦磨損行為52-61
• 5.1 干態(tài)下的摩擦磨損52-55
• 5.1.1 摩擦磨損過程52-54
• 5.1.2 磨損表面形貌及磨損機(jī)制54-55
• 5.2 滴油潤滑條件下的摩擦磨損55-58
• 5.3 低載荷、干態(tài)/滴油潤滑條件下LPS-SiC摩擦塊磨損量的對(duì)比58-59
• 5.4 LPS-SiC與RB-SiC的耐磨性能對(duì)比59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 全文總結(jié)61-62
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果目錄67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張龍;張磊;張明;何新農(nóng);湯文明;;低溫常壓燒結(jié)SiC陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2015年07期

2 馬靜梅;宋健;劉惠蓮;華中;肖利;郭麗;;熱壓燒結(jié)α-SiC陶瓷基復(fù)合材料力學(xué)性能的研究[J];吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

3 戴培峗;周平;王泌寶;李曉麗;楊建鋒;;碳化硅致密陶瓷材料研究進(jìn)展[J];中國陶瓷;2012年04期

4 毛小東;沈衛(wèi)平;白玲;;液相燒結(jié)SiC陶瓷的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年S1期

5 鄔國平;謝方民;徐斌;;流體密封用碳化硅陶瓷增韌技術(shù)研究進(jìn)展[J];流體機(jī)械;2006年11期

6 戴玉堂;姜德生;大森整;;新型反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷的超精密磨削[J];中國機(jī)械工程;2006年06期

7 于新奇,任歐旭,魯占全;碳化硅材料在機(jī)械密封中的應(yīng)用[J];河北工業(yè)科技;2005年03期

8 黃智恒,賈德昌,楊治華,周玉;碳化硅陶瓷的活化燒結(jié)與燒結(jié)助劑[J];材料科學(xué)與工藝;2004年01期

9 李文新,李文輝;碳化硅陶瓷的耐磨損性能研究[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

10 廖陸林,譚壽洪,江東亮;以Al-B_4C-C為燒結(jié)助劑的SiC陶瓷液相燒結(jié)研究[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2002年02期

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本文編號(hào)：1077666