氧化锆增韧氧化铝纳米复合陶瓷表面织构化及其摩擦学特性研究

【作者】 樊恒中； 胡天昌； 李昊坤； 方媛； 宋俊杰； 张永胜； 胡丽天；

【机构】 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室；

【摘要】 纳米复合陶瓷作为一种新型的高性能结构材料,在航空、航天、核能等高新技术领域有着广泛的应用前景和价值,已受到世界各国材料科学工作者的关注。目前,纳米复合陶瓷在摩擦学领域的应用研究尚属起步,许多问题有待解决。本文以热压烧结工艺制备了具有优异力学性能的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)纳米复合陶瓷,通过激光加工技术在其表面制备了微坑型织构,考察了表面织构化纳米复合陶瓷在干摩擦和水环境条件下的摩擦磨损性能,并通过磨损表面分析探讨了其摩擦磨损机理。结果表明:通过织构参数的优化设计,可使ZTA纳米复合陶瓷的摩擦学性能得到显著改善;在干摩擦条件下,ZTA试样与不锈钢栓对摩时,材料的摩擦系数随织构面积密度的增大明显降低,当织构密度为34%时,其摩擦系数降低至0.4以下。同时,这种织构也可以作为润滑剂的存储器,以实现材料表面的有效润滑;在水环境条件下,由于高织构密度表面更易于将微坑内存储的润滑剂补充至摩擦表面形成连续的润滑膜,从而通过二次润滑效应获得更低的摩擦系数和更长的使用寿命。更多还原