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《山东轻工业学院》 2009年
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氧化锆基纳微米复合陶瓷模具材料及其摩擦磨损特性研究

赵诗奎  
【摘要】: 本文针对目前模具材料综合力学性能较低的难题,从提高模具材料的综合力学性能出发,采用纳微米复合法制备出具有较高综合力学性能的纳微米复合陶瓷模具材料。对材料组分、热压烧结工艺、微观结构及其与力学性能的关系进行了研究。系统研究了纳微米复合陶瓷模具材料的增韧补强机理,并对模具材料的重要性能指标摩擦磨损特性进行了实验研究。 实验研究了TiC、Y_2O_3、Al_2O_3、金属Mo+Ni和稀土元素CeO_2对ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料力学性能和微观结构的影响,并对其热压烧结工艺参数进行了优化,最终研制成功了具有良好综合力学性能的ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料。其抗弯强度为866MPa、断裂韧性为8.4MPa·m~(1/2)、硬度为13.05GPa,与单相ZrO_2陶瓷材料相比,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别提高了49.8%、17.3%和16.5%。在所制备的ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料中,纳米TiC的加入,细化了晶粒,与微米ZrO_2形成了典型的晶内/晶间混合型结构,形成了沿晶/穿晶混合型断裂模式,另外,ZrO_2相变增韧、裂纹偏转、裂纹桥联、裂纹分支和颗粒拔出等各种增韧补强机理的协同作用,使ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料的综合力学性能得到了较大提高。 对所制备的ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料进行了摩擦磨损性能实验研究,并对其磨损表面进行了微观形貌观察和成分分析,探讨了ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料的磨损机理。研究结果表明,在法向载荷为140N,转速为200r/min干摩擦条件下,ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料的摩擦系数为0.65,磨损率为2.88×10~(-7)mm~3/N·m;而单相ZrO_2陶瓷材料的摩擦系数为0.73,磨损率为5.32×10~(-6)mm~3/N·m。单相ZrO_2陶瓷材料的磨损机理为脆性断裂和晶粒剥落;ZrO_2基纳微米复合陶瓷模具材料的磨损机理为机械冷焊和粘着磨损。
【学位授予单位】:山东轻工业学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG76;TB302.3

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【引证文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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