C + 注入Si 3 N 4 陶瓷的表面结构及水润滑摩擦学特性研究

发布时间：2024-12-18 07:02

　　油润滑具有污染、易燃、维护困难、废液处理成本高等一系列问题,这使得油润滑的应用和发展受到严重限制。目前国内外的研究都是为了降低或减少各种摩擦副因运动而产生的摩擦、摩损、振动、冲击、噪声、无功能耗以及解决可靠性差和寿命较短等问题,达到净化和保护江河湖海水资源等人类赖以生存的环境、节省大量油料和贵重有色金属等战略资源的目的。而水具有无污染、来源广泛、节省能源、安全性、难燃性等特性,故有望成为最具有发展潜力的润滑介质。因此,如何利用其他润滑介质替代油的研究课题引起人们的普遍关注,并已成为世界工业发达国家竞相研究的一大热点。 本文在多晶Si₃N₄陶瓷表面进行C⁺注入。用X射线衍射仪和X射线光电子能谱研究了Si₃N₄陶瓷盘成分、结构、键态。通过纳米压痕仪和三维形貌仪测试了C⁺注入前后Si₃N₄陶瓷的纳米硬度、表面粗糙度和弹性模量。在自制杠杆式水润滑摩擦磨损试验机上测试不同注入参数下,法向载荷和速度等对Si_3...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 水润滑特点
        1.1.1 水润滑技术的特点
        1.1.2 水润滑的关键技术
        1.1.3 常见水润滑材料
        1.1.4 硅基非氧化物陶瓷在水润滑中的摩擦学特性
    1.2 硅基非氧化物陶瓷水润滑性能
    1.3 提高水润滑中的Si₃N₄ 陶瓷耐磨性的方法
        1.3.1 材料复合化
        1.3.2 表面涂层
        1.3.3 离子注入法
    1.4 离子注入技术对硅基陶瓷性能的影响
        1.4.1 离子注入对硅基陶瓷材料的力学性能的影响
        1.4.2 离子注入对硅基陶瓷材料摩擦学性能的影响
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 试验方法
    2.1 样品的制备
        2.1.1 样品材料
        2.1.2 C⁺注入Si₃N₄ 陶瓷的制备
    2.2 离子注入Si₃N₄ 陶瓷结构的表征方法
        2.2.1 X 射线衍射(XRD)
        2.2.2 X 射线光电子能谱(XPS)
        2.2.3 纳米硬度、表面粗糙度及弹性模量的表征
    2.3 Si₃N₄ 陶瓷的摩擦磨损试验
        2.3.1 摩擦磨损试验的环境条件及试验参数
        2.3.2 摩擦磨痕的体积测量及宏观微观形貌分析
    2.4 小结
第三章 C⁺注入Si₃N₄陶瓷表面结构表征及力学性能
    3.1 C⁺注入Si₃N₄ 陶瓷盘结构表征
        3.1.1 X 射线衍射分析
        3.1.2 X 射线光电子能谱分析
    3.2 力学性能分析
    3.3 小结
第四章 不同剂量的C⁺注入Si₃N₄盘/ Si₃N₄球对磨的摩擦学特性
    4.1 滑动速度对Si₃N₄ 盘/ Si₃N₄ 球摩擦学性能的影响
    4.2 法向载荷对Si₃N₄ 盘/ Si₃N₄ 球摩擦学性能的影响
    4.3 不同注入剂量的C⁺注入Si₃N₄ 盘的摩擦性能比较
        4.3.1 不同注入剂量下的平均稳态摩擦系数的比较
        4.3.2 不同注入剂量下的磨损率的比较
    4.4 不同的C⁺注入剂量时Si₃N₄ 盘的磨痕三维样貌和截面形貌
    4.5 不同的C⁺注入剂量时光学显微分析
        4.5.1 不同注入剂量下Si₃N₄ 盘磨痕形貌
        4.5.2 不同注入剂量下Si₃N₄ 球磨损形貌
    4.6 本章小结
第五章不同能量的C⁺注入Si₃N₄盘/ Si₃N₄球对磨的摩擦学特性
    5.1 不同的C⁺注入能量时滑动速度对Si₃N₄ 盘摩擦学性能的影响
    5.2 不同的C⁺注入能量时法向载荷对Si₃N₄ 盘摩擦学性能的影响
    5.3 不同注入能量的C⁺注入Si₃N₄ 盘的摩擦性能比较
        5.3.1 不同注入能量下的平均稳态摩擦系数的比较
        5.3.2 不同注入能量下的磨损率的比较
    5.4 不同的C⁺注入能量时Si₃N₄ 盘的磨痕三维样貌和截面形貌
    5.5 不同的C⁺注入能量时光学显微分析
        5.5.1 不同注入能量下Si₃N₄ 盘磨痕形貌
        5.5.2 不同注入能量下Si₃N₄ 球磨损形貌
    5.6 本章小结
第六章 离子注入Si₃N₄陶瓷盘/Si₃N₄球与SI3N4陶瓷盘/SIC球摩擦学性能的比较及摩擦磨损机理分析
    6.1 不同参数下两种摩擦副摩擦学性能比较
        6.1.1 不同剂量时两种摩擦副摩擦学性能比较
        6.1.2 不同能量时两种摩擦副摩擦学性能比较
    6.2 分析讨论
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文的主要工作及结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：4017117