【摘 要】
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氧化锆基陶瓷(如3Y-TZP、PSZ及Al2O3/TZP等)具有优异性能,使其在众多领域中得到广泛应用,尤其是其出色的耐磨性,更使得它在众多耐磨材料中独领风骚,因而人们广泛展开了对氧化锆基
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氧化锆基陶瓷(如3Y-TZP、PSZ及Al2O3/TZP等)具有优异性能,使其在众多领域中得到广泛应用,尤其是其出色的耐磨性,更使得它在众多耐磨材料中独领风骚,因而人们广泛展开了对氧化锆基陶瓷摩擦学特性的研究。
本研究以Y-TZP为基体,制备了添加不同质量分数(0-20wt%)Al2O3的Al2O3/Y-TZP(ADZ)陶瓷。在120-240N载荷条件下研究了ADZ陶瓷在干摩擦和蒸馏水润滑条件下的摩擦磨损性能。利用扫描电子显微镜SEM分析手段对磨损表面进行了观察,分析磨损机理。采用激光粒度仪分析磨屑尺寸,研究了磨屑尺寸与摩擦磨损性能的关联。将Y-TZP陶瓷和15wt%Al2O3/TZP(ADZ15)陶瓷在100℃沸水中进行了0-100h的低温老化处理,然后进行摩擦磨损实验。采用X射线衍射(XRD)和SEM对老化前后及老化后的磨损表面进行了物相和显微结构分析,研究了低温老化对陶瓷摩擦磨损性能的影响。
实验结果表明,在Y-TZP基体中添加一定质量分数(0-20wt%)的Al2O3能降低陶瓷的磨损率,其中15ADZ陶瓷的磨损率最低,耐磨性能最好。ADZ陶瓷在蒸馏水润滑下的磨损率与干摩擦相比普遍降低,从10-4mm3m-1数量级降至10-5mm3m-1数量级。磨损率高的ADZ5陶瓷的磨屑尺寸大于磨损率低的ADZ10的磨屑尺寸。Y-TZP和ADZ15的硬度及抗折强度随老化时间的延长均呈下降趋势,但ADZ15下降趋势变缓。Y-TZP和ADZ15的磨损率随老化时间的延长而增大,Y-TZP的磨损率始终比ADZ15高24%-40%,说明Al2O3的添加能延缓Y-TZP的老化,提高其耐磨性。
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