【摘要】：新型陶瓷材料以其高硬度、高強度、抗腐蝕和低密度，以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和高溫下優(yōu)良的力學(xué)性能等優(yōu)點，正在逐漸被人們認識，尤其作為耐磨損材料，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，不同陶瓷材料組成的摩擦副的摩擦磨損特性是不同的。因此，，研究哪些類型的陶瓷適合配對組成摩擦副，日益引起人們的重視。 本文研究以氧化鋯(Y—TZP)、氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、不銹鋼、冷激鑄鐵作為摩擦盤，以碳化硅(SiC)、硅碳化鈦(Ti3SiC2)、氮化硅(Si3N4)、浸銅石墨作為摩擦銷，組成的九對摩擦副：SiC/ZrO2、Si3N4/ZrO2、SiC/1Cr18Ni9Ti、Si3N4/Si3N4、Si3N4/冷激鑄鐵、Ti3SiC2 /1Cr18Ni9Ti、Si3N4/Al2O3 、SiC/Al2O3、浸銅石墨/1Cr18Ni9Ti(銷/盤)的摩擦磨損特性。 摩擦磨損試驗在室溫、干摩擦、滑動速度恒定、載荷變化的條件下進行，采用動態(tài)應(yīng)變儀測定磨損過程中的摩擦系數(shù)。通過實驗獲得各種摩擦副的摩擦系數(shù)與載荷的關(guān)系曲線、各種摩擦副在不同載荷下磨損率隨時間變化的關(guān)系曲線。經(jīng)過對實驗結(jié)果的研究，劃分了九對摩擦副的磨損等級，揭示了各摩擦副存在分層磨損、粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、晶粒脆性斷裂和脫落、化學(xué)反應(yīng)磨損等摩擦磨損過程。應(yīng)用ANSYS軟件計算分析了摩擦盤的應(yīng)力分布，以及陶瓷缺陷對摩擦盤表面應(yīng)力分布的影響，論證了摩擦盤發(fā)生疲勞磨損的機理。 對九組摩擦副摩擦磨損的研究，豐富和完善了摩擦學(xué)的研究系統(tǒng)，對今后選擇陶瓷摩擦副提供了參考數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。
【圖文】：

第陶瓷表面的吸附膜影響它們(1)陶瓷表面被一層薄膜所質(zhì)取決于陶瓷材料的類型。對于對于氧化物陶瓷，由于其本身就大多是由大氣中凝聚的水蒸氣膜所構(gòu)成的[ 2 2 ]。(2)在吸附層下還有一個變一是陶瓷材料本身在成形過程映在這個表層上；二是陶瓷材料的應(yīng)變較大，內(nèi)層的應(yīng)變較小變小

從而加速陶瓷的磨損，但如果磨屑能夠及時排除，則磨粒磨損不會成為主要的磨損形式。在正常情況下，這些摩擦副的磨損屬于粘著磨損和磨粒磨損，當載荷和速度達到一定值時或者試驗條件嚴重時，由于摩擦生熱嚴重。使得金屬表面局部軟化，因而造成非常嚴重的粘附磨損。使磨損率急劇增大；對于陶瓷，其磨損過程是在壓力和摩擦力的共同作用下，表面粘附膜不斷形成、破裂并隨陶瓷晶粒一起脫落的過程。[67， 68-70]。對于 Si3N4陶瓷摩擦化學(xué)反應(yīng)也是其主要的磨損機理之一。Si3N4陶瓷表面在不同的溫度范圍內(nèi)發(fā)生不同的氧化反應(yīng)，且在室溫下也可能發(fā)生氧化反應(yīng)，并影響其摩擦磨損行為。其磨損機理主要是由于Si3N4陶瓷中含有許多添加劑，降低了接觸點的融化溫度，在摩擦過程中產(chǎn)生摩擦熱，陶瓷的導(dǎo)熱性差，接觸區(qū)的溫度足可以使 Si3N4發(fā)生氧化生成 SiO2，以及陶瓷晶粒間的玻璃相融化，其主要成分也是 SiO2，因此 Si3N4陶瓷的摩擦化學(xué)反應(yīng)造成的磨損應(yīng)歸因于 SiO2顆粒的形成與轉(zhuǎn)移[71.72]。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TB321

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本文編號：2643689