【摘 要】
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陶瓷材料由于其高硬度、耐高温、耐化学腐蚀等优良特性吸引了人们的普遍关注,但陶瓷材料高的摩擦系数影响了其应用范围。向陶瓷基体中添加固体润滑剂可有效改善陶瓷材料的摩擦
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陶瓷材料由于其高硬度、耐高温、耐化学腐蚀等优良特性吸引了人们的普遍关注,但陶瓷材料高的摩擦系数影响了其应用范围。向陶瓷基体中添加固体润滑剂可有效改善陶瓷材料的摩擦特性,本文研究了添加不同固体润滑剂陶瓷材料的摩擦磨损性能,并探究了其减摩耐磨机理。本文以TiB2为基体,WC为增强相,Ni、Mo为烧结助剂,添加 h-BN、CaF2及h-BN/CaF2为固体润滑剂的三种陶瓷材料,并对其进行力学性能测试及摩擦磨损性能测试。 本研究主要内容包括:⑴制备添加h-BN的TiB2基自润滑陶瓷材料,h-BN的添加量由0vol%增至40vol%,测试其力学性能,并进行摩擦磨损实验,研究h-BN的量对材料摩擦磨损性能的影响,并且研究了在不同转速及载荷条件下的减摩耐磨机理。研究发现h-BN在空气中摩擦时,会氧化成B2O3降低摩擦系数,其自身的层状结构也会产生层间滑移,起到减摩耐磨的效果。⑵制备添加CaF2的TiB2基自润滑陶瓷材料,CaF2的添加量为0vol%-40vol%,通过对其力学性能测试研究CaF2对其硬度、断裂韧性及抗弯强度的影响。通过摩擦磨损实验,研究不同含量的固体润滑剂对材料摩擦磨损性能的影响,及在不同载荷、转速的减摩耐磨机理。研究发现,当转速高时或载荷增大时,摩擦产生的热会使其温度升高, CaF2会发生塑性变形,在摩擦表面形成一层润滑膜,减小摩擦。⑶制备添加h-BN/CaF2的TiB2基自润滑陶瓷材料,h-BN与CaF2总量为10vol%,通过改变二者的比例,测试其力学性能及摩擦学性能。研究不同比例的两种固体润滑剂对材料摩擦磨损性能的影响,对比在不同条件下的减摩耐磨性能。研究发现,随着h-BN的减少,CaF2的增加,材料在低转速、低载荷的情况下,摩擦系数及磨损率均降低,随着转速和载荷的增加,摩擦温度也升高,CaF2的减摩效果明显。⑷对各种陶瓷材料分别在空气中和氮气中进行摩擦磨损试验,研究发现,在氮气中摩擦时,材料的摩擦系数及磨损率均高于空气中,并且,含有h-BN的陶瓷材料在氮气中摩擦时,其摩擦系数及磨损率升高幅度要大于添加CaF2的陶瓷材料。
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