新型Al-,2-O-,3-基陶瓷刀具材料摩擦磨損特性的研究.pdf

1、新型陶瓷材料以其高硬度、高耐磨、抗腐蝕和低密度，以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和高溫下優(yōu)良的力學性能等優(yōu)點，正在逐漸被人們認識，尤其作為耐磨損材料，在許多領域得到了廣泛的應用。本文以山東大學研制的多種添加不同成分的Al2O3基陶瓷刀具材料(即：純Al2O3、Al2O3/TiC、Al2O3/(W,Ti)C、Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/SiCw)為研究對象，對這些Al2O3基陶瓷刀具材料在不同條件下的摩擦磨損特性進行了系統的實驗研究，分析

2、計算了摩擦時的應力及其分布，探討了添加不同成分的Al2O3基陶瓷刀具材料的摩擦磨損機理。 在室溫干摩擦情況下對不同添加劑的Al2O3基陶瓷材料進行高速環(huán)一塊摩擦磨損試驗，得出了不同Al2O3基陶瓷材料的摩擦系數和磨損率隨載荷和速度變化的規(guī)律。結果表明：在穩(wěn)定磨損階段，摩擦系數和磨損率隨著速度的增加而減?。荒Σ料禂惦S著載荷的增加而減小，而磨損率隨著載荷的增加而增大。在相同的條件下，純Al2O3陶瓷的摩擦系數和磨損率較大，而含有增韌

3、補強劑的Al2O3基陶瓷材料的摩擦系數和磨損率較低。五種陶瓷材料與硬質合金摩擦時的摩擦系數小于與45[＃]鋼摩擦時的摩擦系數，但是除了純Al2O3陶瓷，其它Al2O3基陶瓷材料與硬質合金摩擦時其磨損率都大于與45[＃]摩擦時的磨損率。 利用ANSYS有限元分析軟件建立了Al2O3基陶瓷材料高速環(huán)-塊摩擦磨損的有限元分析模型，對陶瓷材料在摩擦磨損過程中的應力及其分布進行了分析計算。結果表明：添加不同成分的Al2O3基陶瓷材料在摩擦

4、磨損過程中的最大主應力及最大剪應力存在顯著差異，最大主應力位于摩擦副接觸區(qū)中心，最大剪應力位于摩擦副接觸區(qū)邊緣，其大小隨載荷的增大而增大，而轉速對其影響較小。 硬度、彈性模量和斷裂韌性對添加不同成分的Al2O3基陶瓷材料的耐磨性能產生顯著影響，Al2O3基陶瓷材料的磨損率與硬度和彈性模量的比值、斷裂韌性呈對數線性關系，磨損率隨著彈性模量和硬度的比值的增加而增大，隨著斷裂韌性的增大而減小。純Al2O3陶瓷材料的磨損機理主要表現為脆