WC-Al2O3復(fù)合材料摩擦磨損特性及機(jī)理研究.pdf

1、硬質(zhì)合金具有高硬度、耐磨損等一系列優(yōu)點(diǎn)，硬質(zhì)合金是由難熔的金屬化合物和金屬粘結(jié)劑組成，并用粉末冶金方法制成。通常金屬化合物為碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)等，金屬粘結(jié)劑為鉆(Co)。然而，Co是一種稀有昂貴且不可再生的資源，研制成本低且兼具高硬度及高韌性的WC基硬質(zhì)合金具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用意義。東華大學(xué)經(jīng)過(guò)努力制備出了兼具高硬度和高韌性的一種不含鈷的WC-Al2O3復(fù)合材料。
　　以WC-Al2O3、WC-Al2O3-Y2O3、以及常

2、見(jiàn)的WC-6Co與WC-6Co配副，對(duì)這些復(fù)合材料的摩擦磨損進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，分析及探討了復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)理。實(shí)驗(yàn)主要以溫度、速度及載荷為主要影響因素，得出了不同復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量隨載荷、溫度及速度的變化規(guī)律并通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)前后的磨損面的微觀形貌（SEM）和實(shí)驗(yàn)前后的試樣表面的物相分析（XRD），對(duì)摩擦副的磨損機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：
　　滑動(dòng)速度、載荷一定時(shí)，WC-Al2O3的摩擦系數(shù)隨著溫度的上升

3、而減小；當(dāng)載荷及溫度一定時(shí)，隨著滑動(dòng)速度的增大而增大；當(dāng)滑動(dòng)速度為5.25m/min時(shí)，載荷由5N升至10N,摩擦系數(shù)隨著施加載荷的增大而減?。浑S溫度的升高，磨損機(jī)制由低溫時(shí)的磨粒磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸p。
　　對(duì)WC-6Co在常溫及200℃、400℃、500℃、600℃下進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，并在相同條件下與WC-Al2O3進(jìn)行對(duì)比；在常溫及載荷、滑動(dòng)速度相同的條件下，WC-6Co在常溫下具有較大的摩擦系數(shù)，磨損量較大，但隨著溫度的上升摩

4、擦系數(shù)較小，磨損量變化幅度不明顯，與WC-Al2O3相比較小。常溫時(shí)的磨損機(jī)制是WC-6Co磨痕表面發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生微小裂紋，進(jìn)而使得WC-6Co表面硬質(zhì)相顆粒WC脫落，形成點(diǎn)蝕；隨著溫度的上升，由于鈷的氧化物抑制WC氧化，整個(gè)溫升過(guò)程中，磨損機(jī)制主要以磨粒磨損為主，當(dāng)溫度升至500℃以上時(shí)，此時(shí)伴隨著輕微的氧化磨損。
　　WC-Al2O3-Y2O3的摩擦系數(shù)隨溫度的升高而減小，隨速度增大而增大；在不同溫度下，速度為5.25m/