【摘 要】
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面向腐蚀磨损耦合情况下的服役环境,本论文针对在富Cu2+腐蚀溶液环境中Si3N4-hBN复合陶瓷与钛合金、不锈钢配副的摩擦学性能展开系统研究,解析其磨损机制与减摩机理,揭示富Cu2+腐蚀溶液pH值及配副材料对摩擦副的影响规律。与此同时,初步探讨复合陶瓷在酸性富Cu2+腐蚀溶液环境中的耐蚀性能,揭示腐蚀时间和hBN含量对其腐蚀行为的影响效应。本论文取得的研究成果如下所述。（1）中性腐蚀溶液环境中,复
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面向腐蚀磨损耦合情况下的服役环境,本论文针对在富Cu2+腐蚀溶液环境中Si3N4-hBN复合陶瓷与钛合金、不锈钢配副的摩擦学性能展开系统研究,解析其磨损机制与减摩机理,揭示富Cu2+腐蚀溶液pH值及配副材料对摩擦副的影响规律。与此同时,初步探讨复合陶瓷在酸性富Cu2+腐蚀溶液环境中的耐蚀性能,揭示腐蚀时间和hBN含量对其腐蚀行为的影响效应。本论文取得的研究成果如下所述。（1）中性腐蚀溶液环境中,复合陶瓷与2507盘配副时,随着hBN含量的增加,摩擦副的摩擦因数由纯氮化硅的0.679降至Si3N4-30wt.%hBN的0.15,销、盘磨损率均不高于10-4mm3/Nm数量级,尤其是hBN含量达到30%时,销的磨损率降至接近于0,这主要归因于Si3N4-30wt.%hBN/2507摩擦副的磨损表面形成了含B-O和Si-O的摩擦化学反应产物及置换产物Cu及其氧化物。当复合陶瓷与钛合金配副时,摩擦因数均不低于0.4,磨损率亦处于10-4mm3/Nm数量级,磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损,这主要归因于hBN添加未能使表面形成有效的保护润滑膜,仅由于hBN含量的增加,复合陶瓷表面形成剥落坑,充当临时蓄液池,起到一定削弱机械磨损的作用。（2）酸性腐蚀溶液环境下,复合陶瓷与2507盘配副时,随着hBN含量的增加,摩擦副的摩擦因数由纯氮化硅的0.691降至Si3N4-30wt.%hBN的0.139,销、盘磨损率均不高于10-4mm3/Nm数量级。分析发现,摩擦副表面形成更为连续的含B-O,Si-O的反应膜和Cu及其氧化物的析出层,二者起到良好的协同减摩作用,摩擦副表现出更低的摩擦因数和磨损率。当复合陶瓷与钛合金配副时,hBN的添加未能起到改善摩擦磨损性能的作用,SN30/TC4摩擦因数高达0.534,磨损率不低于10-4mm3/Nm数量级,摩擦表面未能形成表面膜,磨损机制以机械磨损为主。（3）对比分析指出,酸性环境有利于摩擦化学反应膜以及含铜的析出层的形成,且复合陶瓷与双相不锈钢配副时更易在表面形成摩擦化学反应膜,起到保护和润滑的作用,获得较低的摩擦因数和磨损率。同时,静态腐蚀试验结果进一步指出Si3N4-hBN复合陶瓷具有良好的耐腐蚀性能。综上所述,Si3N4-hBN复合陶瓷材料在酸性Cu2+腐蚀溶液中表现出良好的摩擦学性能和耐蚀性能,保护润滑膜及析出层的形成是获得优异摩擦磨损性能的根本原因。本论文的研究成果对拓展Si3N4-hBN复合陶瓷的应用领域具有实用价值,对于丰富陶瓷摩擦学理论具有学术意义。
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