成果名称 ---【 高温自润滑碳化硅复相陶瓷的研究 】

基本信息
所属机构
中国科学院上海硅酸盐研究所
立项名称
高温自润滑碳化硅复相陶瓷的研究
主题词
碳化硅;高温自润滑;复相陶瓷
研究起止时间
2003.01 至2005.12
成果公报内容
课题来源:国家自然科学基金 研究意义、主要论点与论据:在陶瓷材料中,反应烧结碳化硅陶瓷具有优异的高温强度、耐磨损、耐腐蚀、抗高温热震和氧化等特性。此外,其工艺制备方法还具有烧结温度低、烧结时间短、易于制备大尺寸和复杂形状构件、以及烧结过程中尺寸变化几乎为零等优异特点。这些优异的工艺特点使得反应烧结碳化硅的制备成本远低于热压烧结碳化硅与无压烧结碳化硅。目前反应烧结碳化硅陶瓷作为密封件、结构件及发热元件等已在工业生产中广泛使用。而作为摩擦件,尤其是在高温严酷环境中使用摩擦件则相对较少,这与反应烧结碳化硅自配副时较高的摩擦系数有关。 研究发现,同其它陶瓷材料一样,当反应烧结碳化硅陶瓷件自配副时较强的粘着倾向使得陶瓷的摩擦系数较高,一般为0.5-1.0。因而必须对这一摩擦系统进行改善,以降低摩擦系数。在高温下,传统的固体润滑剂与液体润滑剂难以满足要求。因此,最可行的方法是使材料滑动表面本身具有润滑性能,即在干摩擦条件下,通过陶瓷材料组份的调整,在陶瓷表面形成具有润滑作用的表面膜,降低摩擦系数与磨损率。实现材料自润滑的另一个意义在于:省掉润滑系统,可减小重量、体积,提高设备可靠性与延长寿命(不必考虑润滑剂的补充)。然而到目前为止有关反应烧结碳化硅的自润滑,尤其是高温自润滑的研究非常少。 主要创见与创新:采用盘-销摩擦磨损实验机,在15~600℃温度范围内,研究了加Ni前后Si/SiC复相陶瓷材料的干摩擦性能。结果表明:Si/SiC复相陶瓷材料的干摩擦系数随温度变化不大,但加入镍后Si/SiC复相陶瓷材料的干摩擦系数迅速降低,当Tt=600℃,加Ni10wt%的Si/SiC复相陶瓷材料的摩擦系数最低,其值为0.1。此外Si/SiC复相陶瓷材料的干摩擦系数还与陶瓷中SiC粒径以及生坯中的镍加入量有关。通过磨屑X射线相分析以及磨损表面扫描电子形貌和能谱成分分析,分析了加镍后陶瓷高温摩擦系数降低的原因。 以Ti、Al和C为原始粉料采用机械合金化+退火的工艺,在较低的温度合成高纯度的Ti3AlC2粉体,结果表明,在机械合金化过程中并没有得到所需要的Ti3AlC2相,但其最终产物TiC内含有过饱和的Ti和Al。在随后的退火过程中,Ti和Al将从TiC析出,形成Ti-Al熔体或TiAl3,TiC与Ti-Al或与TiAl3反应生成Ti3AlC2。采用这些粉体为原料在惰性气氛保护下在国际上采用无压烧结工艺成功制备了高密度的Ti3AlC2陶瓷,这些陶瓷在室温下具有极低的摩擦系数。 主要成果:通过以上研究,我们已经实现了原来的预定计划(在国内外SCI、EI等源刊上发表学术论文8~10篇)。已发表论文16篇,其中已被EI检索10篇,SCI收录9篇。培养研究生3名,其中2004年12月毕业1名,2004年3月将答辩2名。


| 联系我们 | 网站地图 | 版权声明 |

版权:中国科学院 主办:中国科学院科技促进发展局 承办:中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12

建议使用1024×768 分辨率 IE6.0以上版本浏览器