硫酸鹽自潤滑陶瓷基復(fù)合材料的制備與摩擦學(xué)性能.pdf

1、本文采用化學(xué)沉淀法制備SrSO4和BaxSr1-xSO4(0

2、態(tài)SrSO4粉體的形成機(jī)理，系統(tǒng)地研究了硫酸鹽和Ag對(duì)復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和高溫摩擦學(xué)性能的影響，探討了不同復(fù)合材料在寬溫域下的自潤滑機(jī)理。
　　通過選擇合適的工藝參數(shù)，利用化學(xué)沉淀法可以獲得薄片狀SrSO4和球形BaxSr1-xSO4(0

3、形貌。隨著反應(yīng)物溶液中[Sr2+]:[SO42-]摩爾比的增加，SrSO4粉體形貌由針棒狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱叫伪∑瑺?。這是由于溶液中存在的過量Sr2+離子在SrSO4晶體(020)晶面和(210)晶面上的沉積速度要明顯高于(002)晶面，使得不同晶面生長速度存在差異所造成的。
　　以Sr-EDTA配合物為反應(yīng)物，采用化學(xué)沉淀法和酸沉積法分別制備出具有復(fù)雜晶體學(xué)形態(tài)的SrSO4粉體。花生形SrSO4粉體是由許多橢球形的納米顆粒團(tuán)聚構(gòu)成，且具

4、有較大的比表面積和介孔結(jié)構(gòu)，形成機(jī)理可以分為形核、生長和團(tuán)聚三個(gè)過程。通過酸沉積法獲得的啞鈴形SrSO4粉體主要是通過針狀納米SrSO4晶體的定向附著而形成的。
　　采用熱壓和放電等離子燒結(jié)法分別制備出TZ3Y20A和Al2O3陶瓷以及TZ3Y20A-SrSO4、TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4、Al2O3-SrSO4等復(fù)合材料。隨復(fù)合材料中SrSO4含量的增加，復(fù)合材料的致密度和力學(xué)性能隨之升高。Ag潤滑劑的加入能夠顯著提

5、高放電等離子燒結(jié)TZ3Y20A-SrSO4和Al2O3-SrSO4復(fù)合材料的致密度和維氏硬度。
　　放電等離子燒結(jié)TZ3Y20A陶瓷的摩擦系數(shù)和磨損率隨測試溫度的升高而增加。Al2O3陶瓷經(jīng)高溫磨損后表面存在由細(xì)小磨屑顆粒組成的表面膜，能夠降低其高溫摩擦系數(shù)。TZ3Y20A和Al2O3陶瓷的高溫磨損機(jī)制為脆性斷裂和剝離磨損。
　　SrSO4潤滑相的加入能夠顯著改善陶瓷材料的高溫摩擦學(xué)性能。在600℃時(shí)，放電等離子燒結(jié)TZ3Y

6、20A-SrSO4和Al2O3-SrSO4復(fù)合材料的平均摩擦系數(shù)分別為0.28和0.22，磨損率在10-6至10-5mm3/Nm數(shù)量級(jí)。加入Ag潤滑劑后，Ag與SrSO4的協(xié)同潤滑作用能夠進(jìn)一步降低復(fù)合材料在寬溫域下的摩擦系數(shù)和磨損率。放電等離子燒結(jié)Al2O3-SrSO4-Ag復(fù)合材料在室溫和760℃時(shí)的平均摩擦系數(shù)均小于0.2，磨損率在所采用表面輪廓儀的測量精度范圍內(nèi)無法測量到。
　　放電等離子燒結(jié)TZ3Y20A-BaxSr1-

7、xSO4(x=0.25,0.5,0.75)復(fù)合材料在寬溫域下具有良好的摩擦學(xué)性能。從室溫至760℃范圍內(nèi)不同TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4復(fù)合材料的平均摩擦系數(shù)在0.1~0.3之間，磨損率在10-6至10-5mm3/Nm數(shù)量級(jí)。BaxSr1-xSO4(0