氧化鋯基納微米復(fù)合陶瓷模具材料及其摩擦磨損特性研究.pdf

1、本文針對(duì)目前模具材料綜合力學(xué)性能較低的難題，從提高模具材料的綜合力學(xué)性能出發(fā)，采用納微米復(fù)合法制備出具有較高綜合力學(xué)性能的納微米復(fù)合陶瓷模具材料。對(duì)材料組分、熱壓燒結(jié)工藝、微觀結(jié)構(gòu)及其與力學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行了研究。系統(tǒng)研究了納微米復(fù)合陶瓷模具材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，并對(duì)模具材料的重要性能指標(biāo)摩擦磨損特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 實(shí)驗(yàn)研究了TiC、Y2O3、Al2O3、金屬M(fèi)o+Ni和稀土元素CeO2對(duì)ZrO2基納微米復(fù)合陶瓷模具材料力學(xué)性能和

2、微觀結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)其熱壓燒結(jié)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，最終研制成功了具有良好綜合力學(xué)性能的ZrO2基納微米復(fù)合陶瓷模具材料。其抗彎強(qiáng)度為866MPa、斷裂韌性為8.4MPa·m1/2、硬度為13.05GPa，與單相ZrO2陶瓷材料相比，其抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度分別提高了49.8％、17.3％和16.5％。在所制備的ZrO2基納微米復(fù)合陶瓷模具材料中，納米TiC的加入，細(xì)化了晶粒，與微米ZrO2形成了典型的晶內(nèi)/晶間混合型結(jié)構(gòu)，形成了沿晶/

3、穿晶混合型斷裂模式，另外，ZrO2相變?cè)鲰g、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋聯(lián)、裂紋分支和顆粒拔出等各種增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的協(xié)同作用，使ZrO2基納微米復(fù)合陶瓷模具材料的綜合力學(xué)性能得到了較大提高。 對(duì)所制備的ZrO2基納微米復(fù)合陶瓷模具材料進(jìn)行了摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)其磨損表面進(jìn)行了微觀形貌觀察和成分分析，探討了ZrO2基納微米復(fù)合陶瓷模具材料的磨損機(jī)理。研究結(jié)果表明，在法向載荷為140N，轉(zhuǎn)速為200r/min干摩擦條件下，ZrO2基納微米復(fù)