论文部分内容阅读
利用激光加工技术在两种不同组分的Al2O3基陶瓷材料Al2O3/TiC试样（AT）和Al2O3/（Ti,W）C试样（AW）的表面制备了不同密度的连续型和断续型织构阵列,系统地研究了织构化陶瓷材料的摩擦磨损特性,分析了不同的织构形貌对陶瓷材料的摩擦性能的影响,并揭示了织构化陶瓷材料的磨损机理。首先,采用激光加工技术在AT、AW试样上进行织构制备,研究了不同的激光制备工艺参数（扫描功率、扫描速度、脉冲频率、扫描次数）对两种陶瓷材料表面织构的几何尺寸、表面质量的影响,通过对比分析得出了最佳的制备工艺参数:扫描功率10 W,扫描速度100 mm/s,脉冲频率50 kHz,扫描次数1次,在该参数下制备出的织构宽度和深度都在30 μm左右。利用最佳的制备参数在AT试样上制备出连续型织构阵列（AT-TL）和断续性织构阵列（AT-TU）,在AW试样上制备了连续型织构阵列（AW-TL）和断续型织构阵列（AW-TU）,每种阵列均制备四种面积密度:5%、10%、20%和40%。借助多功能摩擦试验机,对织构化陶瓷材料的摩擦性能进行了研究。研究表明:在干摩擦条件下,所有的织构化陶瓷试样都能够降低滑动过程中的摩擦系数,织构密度对摩擦系数的影响显著;织构和润滑脂结合能够显著降低滑动过程中的摩擦系数,所有试样的降低幅度都达到了 50%以上;织构形貌对摩擦系数有很大的影响,同种材料的断续型织构比连续性织构表现出了更低的摩擦系数;试验条件对摩擦系数的影响各异,连续型织构在载荷适中的条件下能够更好的发挥减摩效果,而断续型织构则在重载条件下展现出了更加优良的减摩性能,速度对织构化试样的减摩效果影响不大。利用白光干涉仪和扫描电子显微镜（SEM）对试样的磨损形貌和微观组织进行了观测,并通过EDS扫描对表面元素的改变进行分析研究,深入分析了两种材质的Al2O3基陶瓷织构化表面的磨损机理。在干摩擦条件下,表面织构加剧了对磨球的磨损,但同时起到了存储磨屑的作用。随着织构密度的变化,织构的这两种作用存在一个动态平衡的过程:密度过低或过高都会导致对磨球磨损体积大于织构的容屑体积,从而引起磨屑在基体表面粘结,密度适中时则能有效抑制磨屑粘结。干摩擦条件下,织构试样的基体表面主要存在粘结磨损、疲劳磨损和磨粒磨损;在润滑条件下,织构起到储油器的作用,能够显著改善试样表面磨损状态,大大提高了织构试样的抗磨损性能。