论文部分内容阅读
近年来，以反应烧结SiC陶瓷为代表的先进结构陶瓷已广泛应用于机械密封领域。在石油、化工等行业中，输送泵、搅拌机等设备在高温高压、腐蚀、磨损的严酷条件下工作，对密封件材料的性能也提出更高的要求。为了进一步提高陶瓷密封材料的性能，需对其制备工艺、结构与性能的关系进行深入研究。陶瓷密封材料的耐磨性能关系到制品的质量及使用寿命，该方面的研究也尤为重要。本文选用粒径为7μm的SiC粉体，采用反应烧结工艺制备致密的SiC陶瓷材料，研究了反应烧结SiC陶瓷材料的物相组成、显微组织结构、力学性能及其断裂特征，研究了主要工艺参数对反应烧结SiC陶瓷材料显微结构与力学性能的影响。采用环块式摩擦磨损方式，以某进口常压烧结SiC陶瓷为对磨环，反应烧结SiC陶瓷为摩擦块，研究反应烧结SiC陶瓷材料在干态和滴油润滑状态下的摩擦磨损性能。当压制压力为117MPa时，SiC陶瓷素坯中的SiC颗粒和纳米炭黑粉体分布均匀，且具有三维联通的孔隙结构，有良好的Si熔渗性能。1550℃反应烧结SiC陶瓷材料中的SiC含量高，游离Si含量少，密度达到3.01g·cm-3，抗弯强度达到410MPa，洛氏硬度（HRA）达到95，综合性能达到陶瓷机械密封件的技术要求。反应烧结SiC陶瓷材料由α-SiC、β-SiC及Si三相构成。在液相Si熔渗过程中，坯体中的C向液相Si中扩散形成饱和溶液，并在α-SiC颗粒表面或缺陷处析出β-SiC，遵循溶解-沉淀机制。反应烧结SiC陶瓷在干态下的摩擦磨损过程分为三阶段。分别为跑合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。磨损机制主要是磨粒磨损和氧化磨损，摩擦系数大，磨损量大。在滴油润滑条件下，其摩擦磨损过程分为两阶段。分别为跑合阶段、稳定磨损阶段，摩擦系数小，磨损量小。陶瓷摩擦块间的油膜会降低摩擦块与对磨环的接触，减小对磨面的磨损和疲劳，磨损面不易剥落、剥落的磨粒也易被流动的润滑油带走，减少了剥蚀磨损和磨粒磨损的程度，磨损量也相应降低。载荷增加，反应烧结SiC陶瓷的磨损量及摩擦系数均增大，但在干磨损条件下，这两个数值更大。总的来说，反应烧结SiC陶瓷具有优良的耐磨性能。