碳化硅陶瓷的高温摩擦磨损及机理分析

研究了碳化硅陶瓷在空气和真空环境中从室温至１２００℃的摩擦磨损特性。摩擦系数对温度的依存性取决于接触压力和气氛。当接触压力为１．２ＭＰａ时，摩擦系数几乎与温度无关，但在空气中的摩擦系数明显大于在真空中的。比磨损率也与温度、气氛和接触压力密切相关。实验中观察到了三种磨损模式，其比磨损率分别随温度的升高而呈现增加、基本不变和减少的趋势。在高温和０．２ＭＰａ接触压力下获得了低的磨损，但在高温和０．４ＭＰａ接触压力下的磨损却显著增大。表面剥离和塑性变形是碳化硅在高温下的主要磨损机理。

氧化铝陶瓷的高温磨损与自润滑机理研究

研究了Al203陶瓷从室温至12000℃在于摩擦条件下的高温摩擦磨损行为。结果表明：在600℃以后的摩擦磨损随温度上升而逐渐减小，在1200℃的摩擦系数仅为室温的60％磨损则降低了两个数量级，表现出良好的高温自润滑特征。在不同温度下，存在三种显著不同的磨损机理．从室温至600℃，主要是磨粒磨损和微断裂，磨损随温度上升而略有增加．在600～1000℃，磨损机理逐渐由脆性断裂过渡到塑性变形和再结晶，在表面形成一个厚度为5～10μm的、类似于纳米材料结构的特殊表面层．随着这种特殊表面层的形成，磨损显著下降．在1200℃，摩擦表面由塑性变形发展到软化状态，出现流体动力润滑，使摩擦磨损进一步降低．

氧化铝陶瓷在高温磨损过程中的塑性变形与再结晶

Ａｌ２Ｏ３陶瓷在８００℃以上高温下的磨损明显减小，在摩擦表面形成了由极细晶粒构成的表面层．为了探讨这种表面层的形成机理，研究了Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３摩擦副在８００～１２００℃下于干摩擦时的塑性变形与再结晶，且用表面层厚度和晶粒大小来表征．表面层厚度和再结晶粒子尺寸均取决于试验温度、表观接触压力和滑动速度．根据对应变速率和摩擦表面温度的测算，发现再结晶粒子尺寸与Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｏｍｏｎ常数Ｚ的对数存在良好的线性关系，说明Ａｌ２Ｏ３陶瓷在高温磨损中的再结晶属动态再结晶．由塑性变形引发的动态再结晶是导致表面层形成的主要机理．