試驗(yàn)方法將Al2O3/TiC按體積比45%:55%進(jìn)行配比,并添加不同重量比的固體潤滑劑MoS2、BN、CaF2分別進(jìn)行混合。將配好的原料在酒精介質(zhì)中濕混24h,經(jīng)干燥,過篩,將混合粉料裝入石墨模具中,在氮?dú)獗Wo(hù)下熱壓,熱壓條件為1700e,壓力30MPa,保溫10min.
將Al2O3/TiC基陶瓷材料制成尺寸為3mm@4mm@36mm的試樣,采用3點(diǎn)彎曲法測量復(fù)合陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度,跨距為20mm,加載速率為015mm/min,用顯微維氏硬度計(jì)測量材料的硬度。用X-射線衍射(XRD)分析燒結(jié)后可能產(chǎn)生的新相,將試樣表面拋光至表面粗糙度1Lm,用掃描電鏡(SEM)觀察材料的顯微結(jié)構(gòu)。
試驗(yàn)結(jié)果與分析添加固體潤滑劑的Al2O3/TiC陶瓷材料的力學(xué)性能隨著固體潤滑劑含量的增加,自潤滑材料的機(jī)械性能一般隨潤滑劑含量的增加而降低。為幾種添加固體潤滑劑的Al2O3/TiC陶瓷材料試樣的組成和力學(xué)性能的測試結(jié)果,從表中可以看出添加固體潤滑劑后,Al2O3/TiC陶瓷材料的硬度和強(qiáng)度都有大幅下降。這是由于MoS2、BN、CaF2都是固體潤滑劑,其硬度和強(qiáng)度都很低,所以固體潤滑劑的加入導(dǎo)致了力學(xué)性能的下降。但添加固體潤滑劑MoS2、CaF2的Al2O3/TiC陶瓷材料的力學(xué)性能并沒有隨固體潤滑劑含量的增加而成線性降低,其中,當(dāng)CaF2含量達(dá)到10%時其力學(xué)性能最好,硬度和抗彎強(qiáng)度分別為HV1537和589MPa.而添加BN的Al2O3/TiC陶瓷材料的力學(xué)性能隨BN含量的增加而降低。
結(jié)論1)采用熱壓工藝燒結(jié)了添加固體潤滑劑MoS2、BN、CaF2的Al2O3/TiC陶瓷材料,添加固體潤滑劑的Al2O3/TiC陶瓷比未添加時的力學(xué)性能有大幅下降,其中CaF2含量為10%的Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的力學(xué)性能最好,其強(qiáng)度和硬度最高,分別達(dá)到了589MPa和HV1537.
(a)Al2O3/TiC/MoS2陶瓷材料的斷口(b)Al2O3/TiC/MoS2陶瓷材料的拋光面(c)Al2O3/TiC/BN陶瓷材料的斷口(d)Al2O3/TiC/BN陶瓷材料的拋光面(e)Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的斷口(f)Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的拋光面Al2O3/TiC陶瓷材料的SEM照片2)研究了添加固體潤滑劑MoS2、BN、CaF2的Al2O3/TiC陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)相容性。結(jié)果表明,在熱壓過程中MoS2發(fā)生分解,并使材料Al2O3/TiC/MoS2產(chǎn)生較多的氣孔,從而導(dǎo)致了較低的力學(xué)性能;BN在熱壓過程中與Al2O3發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了AlN,導(dǎo)致大量裂紋的產(chǎn)生,大大降低了其力學(xué)性能;CaF2在燒結(jié)過程中沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的晶粒均勻,形成了網(wǎng)狀組織結(jié)構(gòu),使其存在大量的穿晶斷裂,使得Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料有較高的力學(xué)性能。
作者:佚名 來源:中國潤滑油網(wǎng)