一种氧化物陶瓷／ＢａｘＳｒ１－ｘＳＯ４陶瓷复合材料及其制备方法，它涉及一种氧化物陶瓷复合材料及其制备方法。本发明专利技术解决了现有氧化物陶瓷材料在室温至７６０℃广域温度下摩擦系数大，７６０℃高温下磨损率大，及现有制备工艺烧结温度高的问题。本发明专利技术的陶瓷复合材料由氧化物陶瓷相和ＢａｘＳｒ１－ｘＳＯ４相组成。本发明专利技术方法是：球磨湿混，烘干，过筛；细粉体装入石墨模具，冷压处理；放电等离子烧结即得氧化物陶瓷／ＢａｘＳｒ１－ｘＳＯ４复合材料。本发明专利技术的陶瓷复合材料室温至７６０℃广域温度下摩擦系数均小于０．３，７６０℃高温下磨损率在１０－６ｍｍ３／Ｎ.ｍ数量级，本发明专利技术的制备工艺烧结温度低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧化物基陶瓷复合材料及其制备方法。
技术介绍
氧化物陶瓷(氧化铝，部分稳定氧化锆及氧化铝增强氧化锆、氧化锆增韧氧化铝 陶瓷)是传统的结构陶瓷，具有高硬度、高强度、低密度、高刚度、优异的化学稳定性，其在 航空航天领域的应用可以降低结构材料的结构重量、提高飞行器的结构效率、提高结构材 料的服役可靠性及延长结构材料的寿命，氧化物陶瓷对航空航天领域的发展具有极为重要 的作用。但氧化物陶瓷新型结构陶瓷在高温下的摩擦系数和磨损率都很高，一定程度上限 制了它在高温服役结构件中的应用。 现有氧化物陶瓷在室温下摩擦系数在0. 4 0. 6之间，磨损率为10—5mm3/N m，而 在80(TC时，摩擦系数高达1. 0 1. 2，磨损率为10—4-10—3mm3/N !!!。针对现有氧化物新型结 构陶瓷的摩擦磨损性能差的问题，研究人员进行了广泛的研究，有研究表明，向氧化物新型 结构陶瓷里添加BaCr(^后，氧化物陶瓷复合材料在广域温度下具有良好的摩擦学性能，摩 擦系数为0. 3 0. 4，但是BaCr04对环境具有危害性，不适于工业生产。另有研究将SrS04 引入氧化物陶瓷复合材料，其在室温至76(TC的广域范围内摩擦系数也在0. 31 0. 42之 间，磨损率在10—SmmVN"m数量级，摩擦磨损性能提高效果不明显。而且现有制备工艺中热 压烧结温度高，能耗大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有氧化物陶瓷复合材料在室温至76(TC广域温度下摩 擦系数大，76(TC高温下磨损率大，及现有制备工艺烧结温度高的问题，本专利技术提供了一种 氧化物陶瓷/BaxSri—XS04复合材料及其制备方法。 本专利技术的氧化物陶瓷/B Sr卜XS04复合材料是按体积百分比由50 90%氧化物陶 瓷相和10 50%的BaxSivxS04相组成，其中，BaxSivXS04中0 < x < 1。本专利技术氧化物陶瓷 /BaxSri—XS04复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的一、按体积百分比将50 90%的 氧化物陶瓷粉和10 50X的BaxSr卜^04粉装入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入无 水乙醇和Zr02磨球，以100 150转/分钟的速率球磨湿混10 15h，其中，Ba,Sr卜XS04中 0 < x < l，无水乙醇的加入量为氧化物陶瓷粉和Ba,SivXS04粉总质量的1 3倍，氧化物 陶瓷粉和B Siv^04粉的总质量与氧化物陶瓷磨球的质量比为1 : 3 4;二、将球磨湿混 后的混合粉体在80 10(TC下烘干后过40目筛，然后将过筛后的均匀细粉体装入内壁铺 有石墨纸的石墨模具，再对石墨模具进行冷压处理，保持施加在石墨模具上的压强为30 50MPa，保压时间为2 5min ;三、将冷压处理后的石墨模具放入放电等离子烧结炉进行烧 结，石墨模具上施加的压强与步骤二中冷压处理所用的压强相同，烧结温度800 105(TC， 保温时间2 5min，最后随炉冷却即得氧化物陶瓷/B SivXS04陶瓷复合材料。 本专利技术将具有较低摩擦系数的潜在固体润滑剂B SivxS04(0<x< 1)固溶体引入氧化物陶瓷材料，由于Ba元素的引入，B SivXS04(0 < x < 1)固溶体的强度和硬度较SrS04有所提高，同时仍具有SrS04的低摩擦系数和良好润滑性的优点，将B Sr卜XS04 (0 < x < 1)固溶体引入氧化物陶瓷材料，大大改善了氧化物陶瓷复合材料的摩擦磨损性能。 本专利技术的氧化物陶瓷/Ba,SivXS04复合材料在室温至760°C的广域温度范围内具有很小的摩擦系数和很低的磨损率。在室温下，摩擦系数在O. 11到0.25之间，磨损率在10—5mm3/N m数量级。在76(TC高温下摩擦系数低于0. 3，同时表现出了优于室温的低的磨损率，在10—6mm3/N m数量级。 本专利技术的制备方法工艺简单，烧结温度低在800 105(TC，能耗小。制备得到的氧 化物陶瓷/BaxSivXS04复合材料摩擦磨损性能好，76(TC高温下仍具有很低的摩擦系数和磨 损率。本专利技术采用放电等离子烧结(SPS)工艺提高了陶瓷复合材料的致密度，降低了粗糙 度。 本专利技术氧化物陶瓷/BaxSri—XS04复合材料可广泛应用于航空航天结构件中。 附图说明 图1是具体实施方式二十七得到的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04复合材料的X-射线 衍射(XRD)谱图，图中A表示BaxSivXS04， B表示Zr02，參代表A1203 ;图2是具体实施方式 二十七得到的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04复合材料摩擦系数_时间变化曲线图，a是室温下的 摩擦系数_时间变化曲线，b是76(TC高温下的摩擦系数-时间变化曲线；图3是具体实施 方式二十七中经76(TC高温摩擦磨损试验后的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04复合材料的扫描电子 显微镜(SEM)微观形貌图；图4是具体实施方式二十八得到的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04复合 材料摩擦系数-时间变化曲线图，a是室温下的摩擦系数-时间变化曲线，b是76(TC高温 下的摩擦系数_时间变化曲线；图5是具体实施方式二十八中经76(TC高温摩擦磨损试验 后的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷复合材料的扫描电子显微镜(SEM)微观形貌图；图6是具体 实施方式二十九得到的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04陶瓷复合材料摩擦系数_时间变化曲线图， a是室温下的摩擦系数_时间变化曲线，b是76(TC高温下的摩擦系数-时间变化曲线；图 7是具体实施方式二十九中经76(TC高温摩擦磨损试验后的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04陶瓷复 合材料的扫描电子显微镜(SEM)微观形貌图。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一 本实施方式一种氧化物陶瓷/B Sr卜XS04复合材料是按体积百 分比由50 90%的氧化物陶瓷相和10 50%的BaxSivXS04相组成，其中BaxSivXS04中0 < x < 1。 本实施方式的氧化物陶瓷/Ba,SivXS04复合材料在室温至76(TC广域温度范围内 具有很低的摩擦系数，室温下摩擦系数在0. 10 0. 25，76(TC高温下摩擦系数小于0. 3。 760。C高温下的磨损率有明显的减小，在10—6mm3/N m数量级。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是氧化物陶瓷/B SivXS04 复合材料是按体积百分比由50 60%的氧化物陶瓷相和40 50%的B SivXS04相组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是氧化物陶瓷为部分 稳定氧化锆及氧化铝增强氧化锆，氧化铝或氧化锆增韧氧化铝陶瓷。其它步骤及参数与具 体实施方式一或二相同。 本实施方式中氧化物陶瓷粉均为市售产品。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三不同的是Ba,SivXS04中 0. 25《x《0. 75。其它参数与具体实施方式一至三相同。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化物陶瓷／Ｂａ↓［ｘ］Ｓｒ↓［１－ｘ］ＳＯ↓［４］复合材料，其特征在于氧化物陶瓷／Ｂａ↓［ｘ］Ｓｒ↓［１－ｘ］ＳＯ↓［４］复合材料是按体积百分比由５０～９０％氧化物陶瓷相和１０～５０％的Ｂａ↓［ｘ］Ｓｒ↓［１－ｘ］ＳＯ↓［４］相组成，其中，Ｂａ↓［ｘ］Ｓｒ↓［１－ｘ］ＳＯ↓［４］中０＜ｘ＜１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳家虎，李玉峰，梁雪松，刘占国，周玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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