室(shì)温(wēn)干(gàn)摩擦条(tiáo)件(jiàn)下(xià),陶瓷材料在(zài)配副摩擦的(de)过(guò)程中,一(yī)般表現(xiàn)出(chū)較高(gāo)的(de)摩擦因(yīn)数和(hé)磨損率(指被(bèi)磨試樣(yàng)的(de)體(tǐ)積與(yǔ)磨擦功的(de)比值,即單位(wèi)摩擦功所(suǒ)磨試樣(yàng)的(de)體(tǐ)積,反(fǎn)映了(le)材料的(de)耐磨性(xìng)能(néng),與(yǔ)磨損量(liàng)相關(guān))研究認为(wèi),陶瓷/陶瓷配副的(de)摩擦因(yīn)数一(yī)般大(dà)于0.5,磨損率一(yī)般高(gāo)于10-6mm3/(N·m),而(ér)金(jīn)屬在(zài)相同(tóng)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)摩擦因(yīn)数相对(duì)較低(dī),如(rú)在(zài)室(shì)温(wēn)下(xià)鑄铁(tiě)自(zì)配副干(gàn)摩擦时(shí)的(de)摩擦因(yīn)数为(wèi)0.18,相同(tóng)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)鋼(gāng)和(hé)鑄铁(tiě)配副时(shí)的(de)摩擦因(yīn)数为(wèi)0.2。对(duì)于陶瓷自(zì)配副时(shí)的(de)高(gāo)摩擦因(yīn)数現(xiàn)象(xiàng),究其(qí)原因(yīn),主(zhǔ)要(yào)是(shì)陶瓷摩擦时(shí)所(suǒ)发生(shēng)的(de)斷裂、疲勞和(hé)剝落(là)等導致(zhì)的(de)高(gāo)摩擦因(yīn)数和(hé)磨損率。當然陶瓷材料在(zài)室(shì)温(wēn)干(gàn)摩擦条(tiáo)件(jiàn)下(xià)的(de)摩擦學(xué)性(xìng)能(néng)依陶瓷類(lèi)型各(gè)有(yǒu)不(bù)同(tóng)。 1 氮化(huà)矽陶瓷 非(fēi)氧化(huà)物(wù)陶瓷中目前(qián)应用为(wèi)廣泛的(de)是(shì)Si3N4基陶瓷(含Si3N4)。室(shì)温(wēn)下(xià)不(bù)同(tóng)摩擦副下(xià),氮化(huà)矽磨損結果(guǒ)有(yǒu)所(suǒ)不(bù)同(tóng)。 例如(rú),研究人(rén)員采用Si3N4/SiC配副时(shí)发現(xiàn),由(yóu)于高(gāo)硬(yìng)度(dù)的(de)SiC对(duì)Si3N4表面(miàn)産生(shēng)切(qiè)削和(hé)犁沟現(xiàn)象(xiàng),從而(ér)表現(xiàn)出(chū)較高(gāo)的(de)摩擦因(yīn)数。Si3N4材料的(de)磨損也(yě)比較嚴重(zhòng),且(qiě)低(dī)斷裂韌性(xìng)的(de)SiC容易出(chū)現(xiàn)脆性(xìng)剝離,磨損體(tǐ)積損失比較大(dà)。而(ér)采用,在(zài)Si3N4/Al2O3配副时(shí),Si3N4的(de)硬(yìng)度(dù)和(hé)斷裂韌性(xìng)均比Al2O3的(de)高(gāo),而(ér)Si3N4的(de)摩擦氧化(huà)反(fǎn)应使磨損面(miàn)上形成(chéng)的(de)氧化(huà)物(wù)膜对(duì)Al2O3磨屑有(yǒu)較强的(de)吸附力,並(bìng)形成(chéng)Al2O3磨屑吸附层(céng),以(yǐ)致(zhì)表現(xiàn)出(chū)低(dī)的(de)摩擦因(yīn)数。而(ér)當Si3N4基陶瓷自(zì)己配副时(shí),有(yǒu)一(yī)种研究結果(guǒ)是(shì)擦面(miàn)上会(huì)由(yóu)于应力集中而(ér)産生(shēng)微裂纹,不(bù)利于摩擦,摩擦因(yīn)数穩定在(zài)0.3。 2 碳化(huà)矽陶瓷 非(fēi)氧化(huà)物(wù)陶瓷中SiC陶瓷也(yě)是(shì)一(yī)种常见的(de)陶瓷材料,其(qí)硬(yìng)度(dù)高(gāo),僅次(cì)于金(jīn)剛石(dàn)、立方(fāng)BN等少(shǎo)数物(wù)质。由(yóu)于SiC陶瓷摩擦學(xué)性(xìng)能(néng)对(duì)环(huán)境因(yīn)素(温(wēn)度(dù)、湿(shī)度(dù)等)更(gèng)为(wèi)敏感(gǎn),空(kōng)气(qì)中的(de)水(shuǐ)汽在(zài)摩擦表面(miàn)産生(shēng)吸附层(céng),吸附层(céng)在(zài)摩擦时(shí)降低(dī)了(le)摩擦因(yīn)数,有(yǒu)研究表明(míng)室(shì)温(wēn)下(xià)碳化(huà)矽表面(miàn)的(de)主(zhǔ)要(yào)磨損機(jī)理(lǐ)为(wèi)斷裂和(hé)犁削磨損。 3 氧化(huà)鋁(lǚ)陶瓷 Al2O3陶瓷是(shì)在(zài)工業中廣泛应用的(de)一(yī)种陶瓷。Al2O3陶瓷自(zì)配副时(shí),载(zài)荷和(hé)滑動(dòng)速度(dù)为(wèi)摩擦磨損性(xìng)能(néng)的(de)主(zhǔ)要(yào)影響因(yīn)素。Al2O3陶瓷在(zài)與(yǔ)不(bù)同(tóng)金(jīn)屬配副时(shí),其(qí)摩擦磨損性(xìng)能(néng)的(de)表現(xiàn)大(dà)相徑庭。有(yǒu)研究发現(xiàn),Al2O3與(yǔ)鋼(gāng)配副时(shí)的(de)磨損量(liàng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低(dī)于其(qí)與(yǔ)钛合金(jīn)配副时(shí)的(de)磨損量(liàng),結果(guǒ)相差3个数量(liàng)級,说明(míng)與(yǔ)钛合金(jīn)配副时(shí)其(qí)耐磨性(xìng)表現(xiàn)极(jí)差。Al2O3/鋼(gāng)配副时(shí),陶瓷表面(miàn)形成(chéng)鋼(gāng)的(de)转移膜,使得Al2O3與(yǔ)鋼(gāng)的(de)摩擦转化(huà)为(wèi)鋼(gāng)與(yǔ)鋼(gāng)的(de)摩擦,從而(ér)降低(dī)了(le)Al2O3的(de)磨損量(liàng)。 4 氧化(huà)锆陶瓷 在(zài)氧化(huà)物(wù)陶瓷中ZrO2由(yóu)于突出(chū)的(de)綜合力學(xué)性(xìng)能(néng),也(yě)正(zhèng)在(zài)成(chéng)为(wèi)廣泛使用的(de)氧化(huà)物(wù)陶瓷之(zhī)一(yī)。根(gēn)據(jù)黃傳真(zhēn)等对(duì)ZYA30(70%3Y-TZP和(hé)30%Al2O3)和(hé)ZYW35(65%3Y-TZP和(hé)35%(W,Ti)C)两(liǎng)种材料進(jìn)行摩擦學(xué)性(xìng)能(néng)試验(yàn),发現(xiàn)在(zài)相同(tóng)磨損条(tiáo)件(jiàn)下(xià)ZYA30的(de)耐磨性(xìng)能(néng)比ZYW35好(hǎo)。两(liǎng)种材料的(de)磨損機(jī)理(lǐ)基本相同(tóng),低(dī)载(zài)荷下(xià)主(zhǔ)要(yào)是(shì)塑性(xìng)變(biàn)形和(hé)粘着磨損,較高(gāo)载(zài)荷下(xià)主(zhǔ)要(yào)是(shì)塑性(xìng)變(biàn)形和(hé)分(fēn)层(céng)剝落(là)。 總(zǒng)體(tǐ)来(lái)说,在(zài)室(shì)温(wēn)干(gàn)摩擦条(tiáo)件(jiàn)下(xià),大(dà)多(duō)数陶瓷沒(méi)有(yǒu)較好(hǎo)的(de)摩擦學(xué)表現(xiàn)。陶瓷與(yǔ)陶瓷摩擦时(shí),由(yóu)于脆性(xìng)都比較大(dà),其(qí)磨損機(jī)理(lǐ)多(duō)表現(xiàn)为(wèi)斷裂、疲勞和(hé)磨粒(lì)磨損;而(ér)陶瓷在(zài)與(yǔ)金(jīn)屬对(duì)磨时(shí),金(jīn)屬的(de)硬(yìng)度(dù)較陶瓷低(dī)得多(duō),陶瓷容易对(duì)金(jīn)屬造成(chéng)切(qiè)削,磨損機(jī)理(lǐ)多(duō)为(wèi)粘着磨損。
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