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《ZTA陶瓷表面織構制備及其摩擦學增強效應研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文ZTA陶瓷表面織構制備及其摩擦學增強效應研究PREPARATIONOFSURFACETEXTUREANDITSENHANCEMENTONTRIBOLOGICALPROPERTIESOFZTACERAMIC張琳哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內圖書分類號：TB333學校代碼：10213國際圖書分類號：620密級：公開工程碩士學位論文ZTA陶瓷表面織構制備及其摩擦學增強效應研究碩士研究生：張琳導師：李玉峰副教授申請學位：工程碩士學科：材料工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TB333U
2、.D.C:620AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringPREPARATIONOFSURFACETEXTUREANDITSENHANCEMENTEFFECTONTRIBOLOGICALPROPERTIESOFZTACERAMICCandidate：ZhangLinSupervisor：Asso.Prof.LiYufengAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEng
3、ineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要當今社會人口老齡化問題嚴重，車禍等意外事故頻發(fā)，導致越來越多的人飽受關節(jié)性病痛的折磨。由于普通藥物難以完全治愈，人工關節(jié)置換成為治療關節(jié)性疾病最有效的途徑。陶瓷材料例如ZrO2和Al2O3由于其強度高、化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性能優(yōu)異被
4、作為一種廣泛使用的人工關節(jié)材料，但陶瓷材料是一種脆性材料且導致其摩擦學性能受到一定的影響。本論文通過在陶瓷材料表面進行表面織構構筑，來改善陶瓷材料的摩擦學性能，擴大其在人工關節(jié)領域的應用。本文利用熱壓燒結法制備了具有優(yōu)異力學性能的25wt.%ZrO（23mol.%Y2O3）增韌Al2O3陶瓷（ZTA），同時對ZTA陶瓷組織結構、力學性能進行了表征，還研究了其摩擦學性能。利用光纖激光器在ZTA陶瓷表面進行圓孔型織構構筑，并探索激光功率，激光調Q頻率、雕刻速度及脈沖寬度對圓孔型織構尺寸以及熱影響區(qū)厚度、圓度和錐度的影響。依據(jù)織構質量的分析，當激光功率為12W，激光調Q
5、頻率為50kHz，雕刻速度為1000mm/s，脈沖寬度為45ns時，可以獲得直徑約為95μm和深度約為20μm的圓孔型織構，此時圓孔的熱影響區(qū)厚度為13.5μm，圓度為0.88，錐度為0.6。并利用上述激光加工工藝參數(shù)在ZTA陶瓷表面加工了織構面積百分比分別為6%、12%、32%和45%的圓孔型織構陣列。在干摩擦條件下，研究了不同織構面積百分比（0%、6%、12%和32%）對ZTA陶瓷與Al2O3銷對磨時摩擦學性能的影響的ZTA陶瓷進行摩擦學測試。當載荷為40N時，隨著織構面積百分比的增加，ZTA陶瓷的摩擦系數(shù)和磨損率相應增-93-8加，摩擦系數(shù)從0.48升高到0
6、.62，磨損率從7.8×10mm/Nm增加到1.2×103mm/Nm，織構并沒有起到減磨的作用。當載荷為70N時，隨著織構面積百分比的增加，ZTA陶瓷的摩擦系數(shù)和磨損率先減小后增大，無表面織構的ZTA陶瓷摩-43擦系數(shù)為0.73，磨損率為9.2×10mm/Nm，織構面積百分比為12%時ZTA陶瓷的-53摩擦系數(shù)和磨損率都降低到最小值分別為0.49和4.9×10mm/Nm。當載荷繼續(xù)增-7大到100N時，無表面織構的ZTA陶瓷摩擦系數(shù)為0.50，磨損率為3.8×103mm/Nm，織構面積百分比為6%時，ZTA陶瓷的摩擦系數(shù)和磨損率都降低到最小-83分別為0.47和8
7、.5×10mm/Nm。載荷為70N和100N時，ZTA陶瓷表面的圓孔型織構通過收集磨屑，減少摩擦過程中磨屑產(chǎn)生的犁削作用，有效的抑制了陶瓷-I-哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文表面的脆性斷裂，改善ZTA陶瓷的摩擦學性能。在模擬關節(jié)滑液條件下，對織構面積百分比分別為0%、6%、12%、32%和45%的ZTA陶瓷與Al2O3對磨時的行為。當載荷為40N時，ZTA陶瓷的摩擦系數(shù)隨織構百分比的增加而減小，無表面織構的ZTA陶瓷摩擦系數(shù)為0.202，織構面積百分比為45%時ZTA陶瓷的摩擦系數(shù)達到最小值為0.166。當載荷增大到70N時，隨著織構面積百分比的增加摩擦系數(shù)出現(xiàn)先
8、增加后降低
