稀土氧化物掺杂对氧化铝陶瓷力学性能和摩擦磨损性能的影响

研究氧化铝陶瓷的摩擦磨损特性随不同稀土氧化物掺杂的变化规律。方法制备不同稀土氧化物掺杂的氧化铝陶瓷样品,采用球-盘磨损方法进行摩擦磨损实验。分析掺杂后氧化铝陶瓷磨损前后的形貌、物相组成及元素组成,测试掺杂后氧化铝陶瓷相对密度和显微硬度。结果表明,掺杂后氧化铝陶瓷主要由α-Al_2O_3相组成,Y_2O_3和CeO_2掺量的逐渐增加有相应复合氧化物次晶相形成。不同稀土氧化物及添加量对氧化铝陶瓷的致密化和力学性能出现不同的影响,就晶粒尺寸而言,3种稀土氧化物掺量为0.5%时,晶粒最细;就致密化而言,添加Y_2O_3和CeO_2的陶瓷最优掺量为0.5%,添加La_2O_3的陶瓷最优掺量为1.5%;就硬度而言,添加Y_2O_3和CeO_2的氧化铝陶瓷最优掺量为1.5%,添加La_2O_3的氧化铝陶瓷最优掺量为0.5%。在干摩擦条件下,3种稀土氧化物掺杂后的试样磨损体积都在添加量为0.5%时达到最小值,氧化铝陶瓷磨损失重随着添加量的增加而变大。掺量为0.5%时,3种稀土氧化物掺杂的陶瓷均呈现较好的耐磨性能,其磨损机制以磨粒磨损为主。