| 等离子喷涂Al2O3涂层与高硬配副的摩擦学性能研究 |
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| 引用本文： | 李荣泽,赵晓琴,段文山,安宇龙,周惠娣,陈建敏.等离子喷涂Al2O3涂层与高硬配副的摩擦学性能研究[J].表面技术,2021,50(9):184-195. |
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| 作者姓名： | 李荣泽 赵晓琴 段文山 安宇龙 周惠娣 陈建敏 |
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| 作者单位： | 西北师范大学 物理与电子工程学院,兰州 730070;中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点试验室,兰州 730000;中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点试验室,兰州 730000;西北师范大学 物理与电子工程学院,兰州 730070;中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点试验室,兰州 730000;中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51975556，42065005) |
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| 摘 要： | 目的 研究大气等离子喷涂Al2O3涂层在高硬配副下的摩擦磨损行为.方法 通过大气等离子喷涂(APS)制备了厚度约为380μm的Al2O3涂层,利用纳米压痕仪测量了Al2O3涂层和两种摩擦副的硬度和弹性模量.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末、涂层以及磨痕的相结构和形貌进行了表征分析,通过X射线能量色散谱仪(EDS)分析了涂层磨痕中对偶元素的转移.另外,还通过CSM摩擦机系统地研究了该涂层的摩擦磨损行为.借助X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨痕中的化学组成.结果 制备的Al2O3涂层主要以γ-Al2O3相为主,且存在一定孔隙,并出现层状结构.在摩擦实验中发现,在同一摩擦副下,Al2O3涂层的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐降低,磨损率随之增大.由于摩擦配副力学性能的差异,使Al2O3涂层表现出不同的摩擦磨损行为.以Si3N4为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数较小,但磨损率大,磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损.在摩擦过程中,Si3N4对偶副会与空气中的水反应,生成少量具有润滑效果的Si(OH)4胶体.以WC为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数大,但磨损率低,磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损,并伴有疲劳磨损.在摩擦过程中,由于产生了摩擦热,Al2O3涂层磨痕表面的γ-Al2O3相转变为 α-Al2O3相,摩擦配副的硬度和弹性模量越大,摩擦系数越高,γ-Al2O3相的转变也越多.结论 因高硬度的Si3N4和WC对偶球拥有不同的力学性能,对大气等离子喷涂制备的Al2O3涂层的摩擦磨损机理有显著的影响,并且在摩擦过程中,涂层磨痕内的γ-Al2O3相会向α-Al2O3相转变.
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| 关 键 词： | Al2O3涂层 大气等离子喷涂 摩擦学性能 Si3N4对偶球 WC对偶球 |
| 收稿时间： | 2020/11/17 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2021/1/29 0:00:00 |
Study on Tribological Properties of Plasma Thermal Spraying Al2O3 Coating Sliding against Counterparts with High Hardness |
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| LI Rong-ze,ZHAO Xiao-qin,DUAN Wen-shan,AN Yu-long,ZHOU Hui-di,CHEN Jian-min.Study on Tribological Properties of Plasma Thermal Spraying Al2O3 Coating Sliding against Counterparts with High Hardness[J].Surface Technology,2021,50(9):184-195. |
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| Authors: | LI Rong-ze ZHAO Xiao-qin DUAN Wen-shan AN Yu-long ZHOU Hui-di CHEN Jian-min |
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| Affiliation: | School of Physics and Electronic Engineering, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China;State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Al2O3 coating atmospheric plasma spraying tribological property Si3N4 dual ball WC dual ball |
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