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低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究

作　者: 陈禧
导　师: 马南钢
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: 高纯 Al2O3陶瓷成型压力烧结工艺力学性能 ZrO2增韧摩擦磨损
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 34次
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内容摘要

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 Microstructure Ceramic）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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-22
  1.1 课题的研究目的及意义  9-10
  1.2 国内外陶瓷摩擦器件的研究现状  10
  1.3 高纯A1_2O_3 陶瓷概述  10-11
  1.4 A1_2O_3 陶瓷摩擦器件的应用  11-13
  1.5 摩擦与磨损的基本理论  13-18
  1.6 影响陶瓷材料摩擦磨损特性的因素  18-22
2 研究内容及测试方法  22-28
  2.1 研究内容  22-25
  2.2 测试方法  25-28
3 成型工艺与烧结工艺研究  28-37
  3.1 粘结剂的选择及加入量  28-29
  3.2 成型方法及压力大小  29-31
  3.3 烧结工艺对A1_2O_3 陶瓷烧结体性能的影响  31-36
  3.4 本章小结  36-37
4 不同添加剂对AL203 陶瓷性能的影响  37-52
  4.1 引言  37-38
  4.2 MgO-SiO_2 复合添加剂对A1_2O_3 陶瓷性能的影响  38-44
  4.3 ZrO_2 添加A1_2O_3 陶瓷的力学性能及增韧机理  44-49
  4.4 Y_2O_3 稳定ZrO_2 对A1_2O_3 基陶瓷材料的影响  49-51
  4.5 韧化机理探讨  51
  4.6 本章小结  51-52
5 高纯AL203 陶瓷材料的摩擦磨损行为研究  52-75
  5.1 引言  52
  5.2 A1_2O_3 陶瓷材料的摩擦磨损性能测试  52-54
  5.3 影响A1_2O_3 陶瓷材料摩擦磨损性能的内因与外因分析  54-67
  5.4 A1_2O_3 陶瓷材料的表面粗糙度和摩擦系数间的关系  67-71
  5.5 摩擦磨损机理探讨  71-74
  5.6 本章小结  74-75
6 全文总结  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-85
附录攻读硕士学位期间发表的论文目录  85

低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究

内容摘要

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