不同碳原子数及羟基数醇中Ti3SiC2/Si3N4摩擦副的摩擦学性能

摘要

Ti3SiC2和Si3N4等陶瓷材料是一种潜在的生物燃料发动机及功能性运动部件材料,为研究其在醇类生物燃料及润滑剂中的摩擦学性能,利用往复式摩擦试验机研究Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子数直链醇(乙醇、丁醇、辛醇和十二醇)和不同羟基数醇(乙二醇和丙三醇)液体介质中的摩擦学性能.结果 表明:Ti3SiC2/Si3N4在醇介质中的摩擦因数随碳原子数和羟基数的增加而减小,总体平均摩擦因数在0.06～0.11范围内变化,但丁醇中摩擦因数最高,为0.25;Ti3SiC2/Si3N4配副的磨损率均随碳原子数和羟基数的增加而减小,Ti3SiC2的磨损率在4.48× 10-7 ～9.33×10-9 mm3/(N·m)范围内变化,Si3N4的磨损率在4.05× 10-6～2.91× 10-7mm3/(N·m)之间变化,其中在辛醇和十二醇中几乎没有磨损.研究表明:在醇介质中Ti3SiC2/Si3N4摩擦副的摩擦状态属于边界润滑状态,摩擦界面微凸体和磨屑的犁沟效应是造成高摩擦的主要原因;摩擦化学反应是Ti3SiC2/Si3N4在醇介质中的摩擦行为的一个特点,摩擦化学磨损和磨粒磨损是材料磨损的主要机制;链长越长、羟基越多,醇的黏度越大,承载能力越强,犁沟效应和磨粒磨损降低,摩擦因数和磨损率也降低.