纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学性能研究

论文摘要

本论文研究了纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学性能。利用热压成型方法制备了纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料试样。采用UMT-2微观磨损试验机和不锈钢316L销配副研究了纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察分析了复合材料磨损表面形貌,并分析了磨损机理。研究结果表明,在干摩擦条件下,SiC纤维增强复合材料的磨损量随着载荷的增大而增加,在载荷小于100N时,载荷对复合材料的耐磨性影响较小,但当载荷大于100N时,复合材料的耐磨性明显下降。随着纤维含量的增加,当纤维含量低于20 v.-%时,复合材料的磨损量明显降低,超过20 v.-%时,继续增加纤维的含量会导致复合材料磨损量增加,耐磨性下降。填充纤维可降低玻璃陶瓷基复合材料的摩擦系数。随着SiC纤维含量的增加,摩擦系数逐渐降低,但变化幅度较小。SiC纤维增强复合材料的摩擦系数随着载荷的变化显现先增大后减小的趋势,并且在载荷140N时达到最大值。SiC纤维/玻璃陶瓷复合材料的磨损特征主要表现为基体的粘着磨损、复合材料的疲劳磨损以及因纤维脱落而造成的磨粒磨损。这三种磨损形式同时存在于复合材料的磨损过程中,但在不同的试验条件下SiC纤维/玻璃陶瓷复合材料磨损形式的表现程度会有所不同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 玻璃陶瓷的制备技术及应用
• 1.2.1 熔融法
• 1.2.2 烧结法
• 1.2.3 溶胶-凝胶法
• 1.3 高强玻璃陶瓷的研究现状
• 1.3.1 表面应力法增强玻璃陶瓷
• 1.3.2 热压成形法增强玻璃陶瓷
• 1.3.3 纤维增强玻璃陶瓷
• 1.3.4 溶胶-凝胶涂层增强玻璃陶瓷
• 2增强、增韧玻璃陶瓷'>1.3.5 ZrO₂增强、增韧玻璃陶瓷
• 1.4 玻璃陶瓷摩擦磨损特性研究现状
• 1.4.1 玻璃陶瓷的疲劳行为
• 1.4.2 玻璃陶瓷的磨损失效
• 1.4.3 显微结构对玻璃陶瓷摩擦磨损特性的影响
• 1.4.3.1 晶粒尺寸的影响
• 1.4.3.2 孔隙度的影响
• 1.4.3.3 晶间强度和晶相及晶间杂质的影响
• 1.5 玻璃陶瓷复合材料的研究进展
• 1.5.1 纤维增强玻璃陶瓷复合材料
• 1.5.2 可用于牙科的玻璃陶瓷复合材料
• 1.5.3 玻璃陶瓷/金属复合材料
• 1.5.4 玻璃陶瓷/陶瓷复合材料
• 1.6 选题的依据、目的及研究内容
• 第二章 试验内容、方法及设备
• 2.1 复合材料的制备
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 复合材料的制备过程
• 2.1.2.1 玻璃陶瓷的制备工艺
• 2.1.2.2 SiC 纤维/玻璃陶瓷复合材料的制备工艺
• 2.2 摩擦学性能测试
• 2.2.1 试验装置
• 2.2.2 表面硬度测试
• 第三章 SiC 纤维/玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性研究
• 3.1 载荷及纤维含量对摩擦磨损性能的影响
• 3.1.1 载荷对磨损量的影响
• 3.1.2 含量对显微硬度及磨损量的影响
• 3.1.2.1 含量对显微硬度的影响
• 3.1.2.2 含量对磨损量的影响
• 3.2 载荷及含量对摩擦系数的影响
• 3.2.1 载荷对摩擦系数的影响
• 3.2.2 含量对摩擦系数的影响
• 3.3 对磨时间对摩擦系数和磨损量的影响
• 3.3.1 对磨时间对摩擦系数的影响
• 3.3.2 对磨时间对磨损量的影响
• 3.4 磨损失效机理探讨
• 3.4.1 SiC 纤维含量对玻璃陶瓷复合材料摩擦磨损性能的影响
• 3.4.2 载荷变化对玻璃陶瓷复合材料摩擦磨损性能的影响
• 3.4.3 SiC 纤维/玻璃陶瓷复合材料磨损失效机理探讨
• 3.4.3.1 磨损失效过程分析
• 3.4.3.2 磨损失效影响因素分析
• 3.4.3.3 SiC 纤维/玻璃陶瓷复合材料的磨损特征分析
• 第四章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况