收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

硫酸盐自润滑陶瓷基复合材料的制备与摩擦学性能

李玉峰  
【摘要】: 本文采用化学沉淀法制备SrSO4和BaxSr1-xSO4 (0x1)固溶体纳米粉体,将其作为固体润滑剂加入到陶瓷材料中,采用热压烧结和放电等离子烧结法分别制备出TZ3Y20A-SrSO4、TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4与Al2O3-SrSO4复合材料。利用XRD、SEM、TEM、BET、TG-DSC、Raman光谱、万能力学试验机和高温摩擦磨损试验机等测试手段表征了碱土金属硫酸盐粉体的形貌、结构和热稳定性,分析了具有复杂结晶形态SrSO4粉体的形成机理,系统地研究了硫酸盐和Ag对复合材料的微观组织结构、力学性能和高温摩擦学性能的影响,探讨了不同复合材料在宽温域下的自润滑机理。 通过选择合适的工艺参数,利用化学沉淀法可以获得薄片状SrSO4和球形BaxSr1-xSO4 (0x1)固溶体纳米粉体。在室温至1300℃范围内碱土金属硫酸盐粉体均具有良好的热稳定性。通过改变反应物溶液中[Sr2+]:[SO42-]的摩尔比可以控制SrSO4纳米粉体的最终结晶形貌。随着反应物溶液中[Sr2+]:[SO42-]摩尔比的增加,SrSO4粉体形貌由针棒状转变为六方形薄片状。这是由于溶液中存在的过量Sr2+离子在SrSO4晶体(020)晶面和(210)晶面上的沉积速度要明显高于(002)晶面,使得不同晶面生长速度存在差异所造成的。 以Sr-EDTA配合物为反应物,采用化学沉淀法和酸沉积法分别制备出具有复杂晶体学形态的SrSO4粉体。花生形SrSO4粉体是由许多椭球形的纳米颗粒团聚构成,且具有较大的比表面积和介孔结构,形成机理可以分为形核、生长和团聚三个过程。通过酸沉积法获得的哑铃形SrSO4粉体主要是通过针状纳米SrSO4晶体的定向附着而形成的。 采用热压和放电等离子烧结法分别制备出TZ3Y20A和Al2O3陶瓷以及TZ3Y20A-SrSO4、TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4、Al2O3-SrSO4等复合材料。随复合材料中SrSO4含量的增加,复合材料的致密度和力学性能随之升高。Ag润滑剂的加入能够显著提高放电等离子烧结TZ3Y20A-SrSO4和Al2O3-SrSO4复合材料的致密度和维氏硬度。 放电等离子烧结TZ3Y20A陶瓷的摩擦系数和磨损率随测试温度的升高而增加。Al2O3陶瓷经高温磨损后表面存在由细小磨屑颗粒组成的表面膜,能够降低其高温摩擦系数。TZ3Y20A和Al2O3陶瓷的高温磨损机制为脆性断裂和剥离磨损。 SrSO4润滑相的加入能够显著改善陶瓷材料的高温摩擦学性能。在600℃时,放电等离子烧结TZ3Y20A-SrSO4和Al2O3-SrSO4复合材料的平均摩擦系数分别为0.28和0.22,磨损率在10-6至10-5mm3/Nm数量级。加入Ag润滑剂后,Ag与SrSO4的协同润滑作用能够进一步降低复合材料在宽温域下的摩擦系数和磨损率。放电等离子烧结Al2O3-SrSO4-Ag复合材料在室温和760℃时的平均摩擦系数均小于0.2,磨损率在所采用表面轮廓仪的测量精度范围内无法测量到。 放电等离子烧结TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4 (x=0.25, 0.5, 0.75)复合材料在宽温域下具有良好的摩擦学性能。从室温至760℃范围内不同TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4复合材料的平均摩擦系数在0.1~0.3之间,磨损率在10-6至10-5mm3/Nm数量级。BaxSr1-xSO4 (0x1)固溶体是一种具有良好性能和应用前景的高温固体润滑剂。放电等离子烧结TZ3Y20A-SrSO4和TZ3Y20A-BaxSr1-xSO4 (x=0.25, 0.5, 0.75)复合材料具有良好的高温循环滑动摩擦学性能。 在高温时硫酸盐和Ag润滑剂通过塑性变形和熔融的方式在摩擦表面形成具有低剪切强度的润滑膜,起到降低复合材料摩擦系数和磨损率的作用,使得复合材料在宽温域下内具有良好的自润滑性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杜善义,韩杰才,李文芳,顾震隆;陶瓷基复合材料的发展及在航空宇航器上的应用前景[J];宇航材料工艺;1991年05期
2 林广涌,雷廷权,周玉;氧化物陶瓷基复合材料中晶须/基体界面的特性及作用[J];无机材料学报;1995年03期
3 李辉;陈俊华;陈广立;耿浩然;陈茂爱;;陶瓷基复合材料焊接技术研究进展[J];焊接技术;2007年02期
4 贾德昌;周玉;;陶瓷材料抗热震性研究进展[J];材料科学与工艺;1993年04期
5 朱时珍,刘以成,于晓东;SiC长纤维增强玻璃陶瓷基复合材料的研究[J];北京理工大学学报;2000年02期
6 李世波,徐永东,张立同;碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展[J];材料导报;2001年01期
7 高瑞平;2004年国家技术发明奖一等奖与材料科学基础研究[J];自然科学进展;2005年07期
8 王军刚;张玉军;张兰;李呈顺;;氧化物纤维/氧化物陶瓷基复合材料研究概述[J];陶瓷;2006年04期
9 缪燕平;何柏林;;金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备及发展[J];华东交通大学学报;2007年02期
10 刘虹志;欧阳家虎;李玉峰;;热压烧结TZ3Y20A-SrSO_4陶瓷基复合材料的高温摩擦学性能[J];材料热处理学报;2009年02期
11 赵运才;刘小强;;纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷磨损失效机理研究[J];陶瓷学报;2009年04期
12 陈虹;氮化硅基复合材料[J];江苏陶瓷;1991年02期
13 韩桂芳,陈照峰,张立同,成来飞,徐永东;氧化物陶瓷基复合材料研究进展[J];宇航材料工艺;2003年05期
14 魏明坤;宋剑敏;;纤维增强陶瓷摩擦材料研究现状[J];江苏陶瓷;2006年03期
15 刘璠;何柏林;;无压渗透制备金属间化合物陶瓷基复合材料的研究进展[J];热加工工艺(热处理版);2006年09期
16 黄德中;;陶瓷基复合材料的研究现状及在发动机上的应用展望[J];农业机械学报;2006年11期
17 景荣荣;袁祖强;倪受东;;PLC在陶瓷基复合材料成型设备中的应用[J];现代制造工程;2007年10期
18 刘世民;李金平;;Al-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料的研究[J];中国陶瓷工业;2008年03期
19 郭长文;王飞;;陶瓷基复合材料的动态破坏规律[J];科技创新导报;2009年33期
20 王平;张权明;李良;;C_f/SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究[J];火箭推进;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹英斌;张长瑞;周新贵;陈朝辉;;C_f/SiC陶瓷基复合材料的空气下的热震行为[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
2 江晓红;陆路德;杨绪杰;汪信;Struk V.A.;Skaskevich A.A.;;纳米类金刚石聚合物基复合材料的力学和摩擦学性能[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
3 杨广彬;柴单淘;熊秀娟;张晟卯;张平余;;纳米铜润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
4 周仲荣;;摩擦学尺寸效应及相关问题的思考[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
5 高水英;张平余;;分子沉积聚合物纳米复合膜的摩擦学性能研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
6 王晓波;付兴国;刘维民;;油溶性Cu纳米微粒作为润滑油添加剂在成品油中的摩擦学性能研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
7 于波;孙初峰;高平;刘刚;梁永民;刘维民;;具有纳米厚度的复合润滑薄膜的制备和摩擦学性能的研究[A];TFC'05全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2005年
8 孙磊;赵喆;吴志申;张治军;;表面修饰Bi纳米微粒的制备及摩擦学性能[A];2006全国摩擦学学术会议论文集(二)[C];2006年
9 袁晓东;高永建;侯滨;范建忠;;纳米碳化硅作为柴油机润滑油添加剂的研究初探[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
10 徐洮;陈建敏;赵家政;;铝质材料的摩擦学表面改性(Ⅱ)——铝阳极氧化膜的多孔质结构及自润滑处理[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李玉峰;硫酸盐自润滑陶瓷基复合材料的制备与摩擦学性能[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 张鸿;陶瓷基复合材料结构失效机理及模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 李龙彪;长纤维增强陶瓷基复合材料疲劳损伤模型与寿命预测[D];南京航空航天大学;2010年
4 田剑书;含氟聚酰亚胺的合成及摩擦学性能研究[D];复旦大学;2010年
5 徐蕾;极端工况下矿井提升机衬垫摩擦学性能及改性研究[D];中国矿业大学;2010年
6 马青松;聚硅氧烷先驱体转化制备陶瓷基复合材料研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
7 欧雪梅;表面修饰矿物填料改性尼龙1010的摩擦学性能研究[D];中国矿业大学;2009年
8 徐磊华;硅烷类自组装复合层的制备及摩擦学性能研究[D];中国矿业大学;2011年
9 杜广煜;WS_2薄膜制备工艺及其摩擦学性能的实验研究[D];东北大学;2009年
10 高明霞;TiC基Fe-Al、Ni-Al金属间化合物复合材料的自发熔渗制备和结构性能研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于东秀;机械合金化放电等离子烧结铜基复合材料摩擦学性能研究[D];吉林大学;2010年
2 赵龙;陶瓷基复合材料宏细观统一静强度失效分析方法研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 王绍华;陶瓷基复合材料梁损伤非线性振动响应及模拟[D];南京航空航天大学;2012年
4 汤彬;陶瓷基复合材料阻尼性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
5 王振剑;氧化环境下陶瓷基复合材料力学性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 杨福树;2.5维编织陶瓷基复合材料疲劳行为研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 邢国红;金属Ni增韧MF/Al_2O_3复合陶瓷材料研究[D];济南大学;2010年
8 史剑;针刺陶瓷基复合材料应力应变响应模拟及验证[D];南京航空航天大学;2012年
9 王行;动态负载含油轴承摩擦学性能研究[D];浙江大学;2005年
10 黄海栋;片状纳米石墨和无机类富勒烯二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能[D];浙江大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;陶瓷基复合材料制品生产技术[N];中国矿业报;2000年
2 蒋建科;张立同:十年磨一剑[N];人民日报海外版;2005年
3 ;十年一剑铸辉煌[N];中国高新技术产业导报;2005年
4 记者 杨永林;替代金属材料:比铝轻比钢强[N];光明日报;2005年
5 古新萍;国防科技工业战线的一面旗帜[N];大众科技报;2005年
6 孙秀岭;崭新的科研理念[N];中国信息报;2005年
7 记者 杨耀青;我市10个项目获2840万元[N];西安日报;2011年
8 蒋建科;千锤百炼始成金[N];人民日报;2005年
9 本报记者 党朝晖 王鸣琦 本报通讯员 黄迪民 李彩香;一生铸“陶瓷”志坚心更痴[N];陕西日报;2005年
10 本报记者 蔡若愚;半路杀出来的“巴克纸”[N];中国经济导报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978