A1203一TiC—Co金属陶瓷材料干滑动磨损研究.pdfVIP

维普资讯 第26卷第 1期 国外金属热处理 v01．26．No．1 2005年 2月 GUOWAIⅡNsHU RECHII『J Feb。2006 · 试验研究 · A1203一TiC—Co金属陶瓷材料干滑动磨损研究 浙江大学材料与化工学院 (杭州1 310027) 沃银花 朱 流 郦 剑 凌国平 摘 要 本文研究了采用低温化学镀制备的新型超细Al203一TiC一8％Co(ATC)金属陶瓷的干滑动磨损性能。在销盘 式磨损机上考察了新型金属陶瓷材料分别与45淬火钢和SiC配副磨损实验中的磨损失重。采用SEM对新型金属陶 瓷材料进行元素分布分析、断口形貌分析和磨损面形貌分析。发现干滑动摩擦条件下，新型金属陶瓷材料因其较高的 断裂韧性和硬度而具有优 良的耐磨性能。在磨损过程中以磨粒磨损为主，随摩擦时间延长表面微细突起脱落，磨损面 趋于平滑，磨损量减少。金属钴均匀分散在整个陶瓷基体 中，形成三维网状结构，在负载条件下可产生一定程度的塑 性变形，吸收部分能量。因此，独特的金属钴的复合方式不仅抑制烧结过程 中晶粒长大、增大新型金属陶瓷材料的断 裂韧性 ，还提高其耐磨性能。 关键词 金属陶瓷材料 Al203一TiC—Co 干滑动磨损 现代切削工具的发展与工业需求同步。随着高 滑动磨损试验在销盘式磨损机上进行，电动机 硬度材料高速干切削的发展，工具材料也向性能最 通过蜗轮减速器带动下试样夹头 ，转速控制在 50r／ 可靠、最优化发展。具有代表性的高硬度材料有模 min。上试样套在水平固定杆上并加载6N，在室温无 具钢、淬火钢和轧辊钢等，对这种材料 以往大都采用 润滑条件下进行滑动磨损试验。磨损失重采用岛津 磨削方法进行精加工，现在为了降低生产成本而改 (sh瑚dzl】)高精度(10 g)分析天平称量。 用切削加工。欲实现对高硬度材料的切削加工，必 本实验通过在纳米级 o3和 TiC粉末表面沉 须具备的条件是刀具硬度应远远高于被切削材料的 积金属钻层后热压烧结制备块状纳米 ATC陶瓷样 硬度。陶瓷材料具有优 良的抗磨损性能、耐腐蚀性 品。化学镀钻后的纳米 o3和 TiC粉体在 1600 能、高熔点、高硬度以及抗高温氧化性能等，在诸多 ℃，30MPa真空热压烧结半小时制得所需陶瓷材料 领域得到广泛应用[1．2】。在切削加工领域中，陶瓷刀 试验样品。A1℃金属陶瓷材料及硬质合金材料的室 具以其耐热性、耐磨性和化学稳定性而得 以迅速发 温抗弯强度、断裂韧性和洛氏硬度见表 1。 展 3【l。预计在 2o年后，陶瓷刀具在机械加工刀具中 衷1 几种尚瓷材料和硬质合金的性能 所占比重将达到20％左右L4J。它的发展可能引起切 削加工技术的第三次革命 5【l。 近年来 ，开发出了一系列新型陶瓷刀具材料。 研究的兴趣主要集 中在材料硬度、抗弯强度和断裂 韧性方面 的改进…1。为了获得更好的显微硬度、抗 *数据引用 自文献[5，6] 弯强度和断裂韧性，本课题组采用低温化学镀法制 备金属陶瓷复合粉体 ，经热压烧结制得新型金属陶 1．2 试验方法 瓷刀具材料。本文主要研究在无润滑干摩擦条件下 在于滑动条件下进行磨损试验，结果分别见图1 新型金属陶瓷材料的耐磨性能。采用 SEM对新型金 和图2。为便于比较，采用磨损体积计量，即磨损体 属陶瓷材料断口和磨损面进行分析，探讨其磨损机 积=磨损质量／材料密度。采用 SEM对磨损面进行 理 。 观察。 1 实验方法 2 结果讨论 1．1 试验设备和试样制备