1304 / 2023-03-20 17:02:53

石墨/金属陶瓷梯度自润滑复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

为解决石墨/金属陶瓷自润滑复合材料在干摩擦条件下其力学性能与润滑性能无法良好兼顾的难题，采用梯度功能材料的设计理念，开发了一种新型的石墨/金属陶瓷梯度自润滑复合材料。将含有不同石墨体积分数的金属陶瓷混合粉料通过“层铺-压制-烧结”的方法，成功制备出了含有多梯度层的石墨/Ti(C,N)基金属陶瓷自润滑复合材料。结果表明，相较于均质石墨/金属陶瓷复合材料，梯度自润滑金属陶瓷的抗弯强度、表面硬度、表面断裂韧性均得到了明显的改善。随着梯度层层数与层厚的改变，梯度自润滑金属陶瓷表面残余应力也会随之发生一定规律性的变化。通过对均质自润滑金属陶瓷和梯度自润滑金属陶瓷的干摩擦磨损性能进行了比较分析，结果显示梯度自润滑金属陶瓷的体积磨损率明显低于均质自润滑金属陶瓷的体积磨损率。结合磨损形貌和磨损机理的观察与分析可以看出，两者均发生了较为剧烈的氧化磨损，且均质自润滑金属还出现了磨粒磨损的特征。此外，摩擦瞬态温度场的数值模拟结果也形象地展示了梯度自润滑金属陶瓷表面温度的分布状况及“闪温”现象的产生，该结果也为梯度自润滑金属陶瓷摩擦磨损机理的研究提供了部分理论依据。