几种氧化铝基陶瓷材料的摩擦特性及有限元分析

摘要

利用高速环-块摩擦磨损试验机,研究了Al2O3、Al2O3/Ti(C,N)、Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料在室温下与45#钢干摩擦时的摩擦特性,并利用ANSYS分析了摩擦过程中的应力分布。结果表明:纯Al2O3和Al2O3/Ti(C,N)随着转速和载荷(载荷为10 N除外)的增加摩擦系数呈下降趋势;Al2O3/TiC/CaF2的摩擦系数先随转速增大而略有上升,然后减小,随着载荷(载荷为10 N除外)的增加摩擦系数减小。与Al2O3相比,Al2O3/Ti-(C,N)陶瓷的最大主应力和最大剪应力接近,但力学性能优于Al2O3陶瓷,使磨粒的刻划作用减弱,摩擦磨损性能改善;Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷的主应力和剪应力明显降低,并且在摩擦过程中自润滑陶瓷能在摩擦表面形成一层自润滑膜,从而改善了摩擦磨损性能。