低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究

摘要

高纯Al2O3 陶瓷用于摩擦磨损材料，具有硬度高，耐磨性好、耐高温、耐腐蚀及寿命长等一系列优良性能，本课题以陶瓷导丝器和陶瓷电机轴的应用为研究背景，利用Al2O3 原料来源丰富、价格低廉、机械性能好等特性，制备出了满足项目性能指标的高纯Al2O3 陶瓷材料，分析了影响材料综合机械性能的各项因素，探讨了摩擦磨损机理，并建立了材料表面粗糙度和摩擦系数间的关系，对影响材料摩擦磨损性能的因素做了系统研究，特别提到了3GMC（Three Kinds of Grain MicrostructureCeramic）显微结构材料的低摩擦学设计原理。
　　 首先研究了成型方式和成型压力对材料力学性能的影响，研究中比较了干压和冷等静压的成型效果，并研究了在干压成型方式下，不同压力对材料性能的影响。
　　 研究了两种添加剂体系的Al2O3 陶瓷材料：一种是在烧结过程中形成液相的MgO-SiO2-Al2O3 体系的材料，另一种是与Al2O3基体形成固溶体的ZrO2 增韧Al2O3体系的材料。总体看来，后者比前者具有更优异的综合性能，主要是由于ZrO2的相变增韧和ZrO2 粒子的颗粒弥散强化增韧。
　　 对影响材料摩擦磨损性能的内因与外因做了系统化研究。就其内因而言，力学性能对材料的摩擦学性能起主导作用，显微结构也是重要影响因素；对外部因素来说，载荷和转速是最重要的影响因素。
　　 探讨了两种体系材料的摩擦磨损机理，对MgO-SiO2-Al2O3 体系的材料来说，其摩擦磨损机理是磨粒磨损和疲劳磨损；对ZrO2 增韧Al2O3 体系材料来说，磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损，且后者比前者的磨损性能好，主要是由于后者材料的力学性能较好，韧性较强，晶粒不易拔出，发生的是轻微磨损。
　　 建立了材料表面粗糙度和摩擦系数间的对应关系，指出材料的表面粗糙度越小，摩擦系数越低，并且提到了具有3GMC 显微结构的材料摩擦系数低的微观摩擦学设计理念。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 研究内容及测试方法

3 成型工艺与烧结工艺研究

4 不同添加剂对Al2O3 陶瓷性能的影响

5 高纯Al2O3陶瓷材料的摩擦磨损行为研究

6 全文总结

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文目录