硫酸鹽自潤滑陶瓷基復合材料的制備與摩擦學性能.pdf

1、本文采用化學沉淀法制備SrSO4和BaxSr1-xSO4(0

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

3、形貌。隨著反應物溶液中[Sr2+]:[SO42-]摩爾比的增加，SrSO4粉體形貌由針棒狀轉變?yōu)榱叫伪∑瑺睢＿@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配合物為反應物，采用化學沉淀法和酸沉積法分別制備出具有復雜晶體學形態(tài)的SrSO4粉體?；ㄉ蜸rSO4粉體是由許多橢球形的納米顆粒團聚構成，且具

4、有較大的比表面積和介孔結構，形成機理可以分為形核、生長和團聚三個過程。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法分別制備出TZ3Y20A和Al2O3陶瓷以及TZ3Y20A-SrSO4、TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4、Al2O3-SrSO4等復合材料。隨復合材料中SrSO4含量的增加，復合材料的致密度和力學性能隨之升高。Ag潤滑劑的加入能夠顯著提

5、高放電等離子燒結TZ3Y20A-SrSO4和Al2O3-SrSO4復合材料的致密度和維氏硬度。
　　放電等離子燒結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性能。在600℃時，放電等離子燒結TZ3Y

6、20A-SrSO4和Al2O3-SrSO4復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。加入Ag潤滑劑后，Ag與SrSO4的協(xié)同潤滑作用能夠進一步降低復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Al2O3-SrSO4-Ag復合材料在室溫和760℃時的平均摩擦系數(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無法測量到。
　　放電等離子燒結TZ3Y20A-BaxSr1-

7、xSO4(x=0.25,0.5,0.75)復合材料在寬溫域下具有良好的摩擦學性能。從室溫至760℃范圍內不同TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4復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。BaxSr1-xSO4(0