Al2O3/TiC/CaF2陶瓷的摩擦磨损及自润滑膜的形成机理研究

采用热压烧结工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2(ATF)陶瓷材料,在环-块式摩擦磨损试验机上与硬质合金配副对其进行了摩擦磨损性能实验,并分析了自润滑膜的形成过程和机理.结果表明:ATF自润滑陶瓷材料的摩擦系数随CaF2含量的增加而降低;当CaF2含量小于10%(质量分数)时,磨损率随着CaF2含量的增加而降低;当CaF2含量继续增加时,Al2O3/TiC/CaF2磨损率随CaF2含量增加而迅速升高.SEM照片表明在摩擦表面明显地形成了自润滑膜,这层润滑膜存在于摩擦副之间,从而明显地降低摩擦系数.ATF自润滑陶瓷材料中的固体润滑剂在摩擦热和摩擦力作用下,析出摩擦表面,当大量固体润滑剂析出并在摩擦表面拖覆时,便形成了自润滑膜.由于机械应力和热应力的共同作用,自润滑膜在反复摩擦下会产生裂纹,从而导致其破坏、脱落.在脱落部位,重新进入了自润滑膜的再生阶段,这样就形成了自润滑膜的生成、破损、脱落与再生的循环过程.     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具材料的切削性能及磨损机理

采用热压工艺制备了Al2O3／TiC／CaF2（ATF）自润滑陶瓷刀具材料,考察其室温下的机械性能,并与LT55陶瓷刀具进行了切削性能试验对比,分析了其切削磨损机理。结果表明,ATF自润滑陶瓷刀具机械性能低于LT55陶瓷刀具,在连续切削450钢时,刀具的耐磨性低于LT55陶瓷刀具,在切削过程中,减摩性能优于LT55陶瓷刀具。由于ATF自润滑陶瓷刀具能够在前刀面形成一层较完整的固体润滑膜,在高速高载荷下具有较低的摩擦系数,而后刀面具有磨粒磨损的特征,由于磨粒的刻划作用而没有形成较完整的润滑膜。     

添加固体润滑剂的Al2O3/TiC陶瓷材料力学性能和显微结构

采用热压工艺制备了添加固体润滑剂MoS2、BN、CaF2的Al2O3/TiC陶瓷材料,测量了其力学性能和分析了其显微结构.结果表明,添加固体润滑剂的Al2O3/TiC陶瓷比未添加时的力学性能有大幅下降,其中Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的力学性能最好,当CaF2含量为10%时,Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV1537;而添加BN的Al2O3/TiC陶瓷材料的力学性能最差.XRD衍射结果和微观结构显示,添加MoS2的Al2O3/TiC材料中的MoS2发生分解,基体中存在较多的气孔;添加BN的Al2O3/TiC材料中的BN与Al2O,反应生成AlN,造成大量裂纹的产生,致使材料的强度和硬度都大幅下降;Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料中的CaF2在烧结过程中没发生化学反应,复合材料晶粒大小均匀,基体组织成网状结构,有利于提高材料的强度.     

自润滑材料及其摩擦特性的影响因素

自润滑复合材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向,由于其在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。综合介绍与评述了国内外自润滑复合材料的开发与进展,讨论了对材料摩擦学性能的影响因素,提出了在今后研究与开发工作中应当重视的几个努力方向。     

添加固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料及其减摩机理研究

采用热压工艺制备Al2O3/TiC/CaF2(ATF)自润滑陶瓷刀具材料,考察其室温下的机械性能,并通过切削性能试验分析其切削减摩机理。结果表明:添加固体润滑剂对陶瓷材料的机械性能有一定影响,其中CaF2含量为10%的Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的力学性能最好,强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV15·4GPa,可以用作刀具材料;ATF自润滑陶瓷刀具在切削过程中,减摩性能优于LT55陶瓷刀具,能够在前刀面形成一层较完整的固体润滑膜,膜的存在使得ATF自润滑刀具材料具有一定的减摩能力,而后刀面具有磨粒磨损的特征,由于磨粒的刻划作用而没有形成较完整的润滑膜。     

原位生成纳米晶对冷焊熔涂层组织与耐磨性能的影响

为解决异形面涂层在高频感应熔覆或真空炉熔覆中存在的熔体下坠、厚薄不均匀等问题,采用冷焊技术在45钢表面熔涂Ni60镍基合金。试验中,利用多种理化手段分析了熔涂层的微观组织和成分;利用显微维氏硬度仪和往复式摩擦磨损试验机分别测试了熔涂层的显微硬度和磨损性能。结果表明:熔涂层与基体形成了良好的冶金结合,且熔涂层内含有部分非晶态合金;热处理后,熔涂层内非晶态合金原位形成纳米晶,使熔涂层二次强化;熔涂层的最终HV硬度可达745~983,耐磨性提高。     

自润滑陶瓷刀具切削过程中的减摩机理研究

采用热压法CaF2作为添加剂,Al2O3/TiC(LT55)作为基体制备出了自润滑陶瓷刀具,并对其进行了干切削试验.在切削过程中,在刀具前刀面上能形成自润滑膜,从而使刀具具有减摩性能.用扫描电镜观察了前刀面和后刀面微观结构.LT55在切削加工45钢时,Al2O3/TiC/CaF2(ATF)自润滑陶瓷刀具前刀面的平均摩擦系数比未添加固体润滑剂的LT55陶瓷刀具显著降低,其主要原因是在ATF自润滑陶瓷刀具的前刀面上形成了一层固体润滑膜,这层润滑膜可起到减摩作用.自润滑刀具在切削过程中,自润滑膜经历生成、破损、脱落、再生成的循环过程,因此,ATF自润滑陶瓷刀具在其整个生命周期内都具有自润滑效果.自润滑刀具后刀面不存在固体润滑膜,具有较明显的磨料磨损特征.     

在刀-屑界面持续润滑刀具切削45钢的性能及润滑机理

为提高刀具润滑性能,尽量减少切削液的使用,制备出在刀屑界面持续润滑的新型刀具,能够将切削液通过微通道直接输送到刀屑接触界面内部。采用该新型刀具与普通刀具在干切削和浇注切削液条件下分别进行切削45钢试验,测量了切削三向力,对刀具前刀面磨损面进行SEM微观形貌分析及元素检测,分析了刀具的摩擦磨损特性及润滑机理。试验结果表明,与普通刀具在干切削和浇注切削液条件下相比,刀屑界面持续润滑刀具能够有效减少切削过程中的摩擦磨损,而切削液用量只有传统浇注式切削的1/120。分析前刀面的元素可知,切削液能够更加深入到离主切削刃更近的区域,并能持续供给,这是该刀具具有更好的减摩抗磨效果的主要原因。尽管新型刀具的黏结情况大大缓解,但刀具的磨损机理仍然以黏结磨损和氧化磨损为主。     

一种Al2O3基陶瓷刀具的切削性能研究

采用热压工艺制备了一种Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具材料,对其进行了切削性能试验,分析了其切削磨损机理并比较了三种陶瓷刀具的切削性能。试验结果表明,在切削淬硬45^#钢和铸铁时,Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的耐磨性与Al2O3／TiC陶瓷刀具接近,但明显高于Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷刀具;Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的后刀面磨损量随切削速度和背吃刀量的增加而增大。SEM分析发现,在切削淬硬45^#钢和铸铁时Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具后刀面主要磨损形式为磨粒磨损。     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的研究

采用热压工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料,测量了其力学性能.结果表明,当CaF2含量为10%(质量分数,下同)时,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV1537.其微观结构显示,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的晶粒大小均匀,基体组织成网状结构,有利于提高材料的强度.对Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料室温干摩擦下的摩擦磨损行为进行了研究,当CaF2含量为10%时,摩擦系数最低,约为0.28左右,CaF2含量为15%的陶瓷反而具有较大的摩擦系数,达到了0.32左右.研究表明,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料能形成有效的减磨层,从而显著降低摩擦系数和磨损因子,具有一定的自润滑性能.