光熔覆Al2O3/CaF2刚玉管高温自润滑耐磨复合材料涂层组织与耐磨性

　　航空航天、热能、电力工业装备中许多在高温腐蚀性气氛条件下工作的摩擦运动副零部件,不仅要求材料具有优异的高温耐磨性与抗氧化性,同时由于高温条件下无法实现外加润滑而必须具有优异的高温自润滑性能。采用先进的表面工程手段在高温结构材料工件表面制备具有优良高温自润滑性能的先进氧化物刚玉管高温自润滑耐磨复合材料涂层,是解决上述问题的有效方法之一。本文采用激光熔覆技术上制备出了以氧化物陶瓷Al2O3为基、以CaF2为高温自润滑相的刚玉管高温自润滑耐磨复合材料涂层,在干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性能。,激光熔覆Al2O3/CaF2刚玉管高温自润滑耐磨复合材料中,具有优异高温耐磨性能及高温稳定性的Al2O3以片状初生相形式析出形成连续的基体骨架、而具有优异高温自润滑性能的CaF2则呈球状均匀分布于基体骨架中之间;摩擦磨损试验,由于激光熔覆Al2O3/CaF2刚玉管高温自润滑耐磨复合材料集中了Al2O3先进氧化物陶瓷材料优异的高温耐磨性、高温抗氧化性及CaF2高温自润滑相的优异高温自润滑性能,激光熔覆Al2O3/CaF2刚玉管高温自润滑耐磨复合材料涂层具有优异的摩擦学性能,同激光熔覆Al2O3陶瓷涂层相比,激光熔覆Al2O3/CaF2刚玉管高温自润滑耐磨复合材料。

　　利用氮气保护热压烧结法制备含0%～24%(质量分数)莫来石纤维增强刚玉管摩擦材料,采用XD-MSM型定速摩擦试验机研究莫来石纤维含量对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察实验后试样的磨损表面形貌,并探讨其磨损机理。莫来石纤维的加入能够显著提高刚玉管摩擦材料的摩擦因数,且随莫来石纤维含量增加而增大。在高温下,刚玉管摩擦材料的磨损率随莫来石纤维含量增加而增大。未添加莫来石纤维的刚玉管摩擦材料磨损形式主要是脆性脱落和疲劳磨损,伴有磨粒磨损;而添加莫来石纤维的刚玉管摩擦材料磨损形式转化为黏着磨损和磨粒磨损。

　　Z-pin横向增强平纹编织刚玉管复合材料的拉伸和层间剪切性能。炭纤维平纹编织物和炭纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织刚玉管复合材料。通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏规律。采用双切口压缩试验测试材料的层间剪切强度。,Z-pin增强平纹编织刚玉管复合材料拉伸应力-应变曲线具有非线性特性;Z-pin嵌入降低了平纹编织刚玉管复合材料的拉伸强度,显著提高了刚玉管复合材料层间剪切强度,使原来单纯层间基体与织物表面的脱离转变为Z-pin的剪切破坏和层间基体与织物的脱离双重破坏机理。

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