納米復(fù)合材料的摩擦磨損.doc

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1、納米復(fù)合材料的摩擦磨損研發(fā)背景：納米復(fù)合材料、納米復(fù)合涂層和納米薄膜因其前所未有的優(yōu)越結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)而受到了越來越廣泛的重視。無論是整體材料還是薄膜和涂層甚至復(fù)合材料，材料的磨損、腐蝕等失效人多起源于表面和界面。為此，材料表而和界而層的摩擦磨損性能測量己成為材料研究的熱點(diǎn)。納米復(fù)合材料是發(fā)展新型高強(qiáng)度和高耐磨材料的重要方向之一。金屬基復(fù)合材料在無潤滑狀態(tài)下的磨損機(jī)理通常包括磨粒磨損、氧化磨損、粘著磨損和剝層磨損等。存在于復(fù)合材料表面的陶瓷增強(qiáng)相提高了材料對摩擦偶犁削的抵抗作用，并降低了材料的表面疲勞開裂傾向。復(fù)合材料的摩擦磨損行為同吋還受到施加載荷、滑動速度和腐

2、蝕環(huán)境等外界因素及復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)特征的影響。許多研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料的磨損率隨陶瓷增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。但隨著接觸載荷的增加，由于磨損表面發(fā)牛增強(qiáng)相與基體分離和部分增強(qiáng)相破碎，復(fù)合材料經(jīng)歷了由輕度磨損向嚴(yán)重磨損形式的轉(zhuǎn)變，并可能出現(xiàn)粘著磨損現(xiàn)象。滑動誘導(dǎo)塑性變形使磨損亞表層的慕體合金發(fā)生塑性流變，第二相顆粒將伴隨基體的變形沿滑動方向發(fā)生流動，強(qiáng)烈的塑性變形還使亞表層基休發(fā)生亞結(jié)構(gòu)細(xì)化。存在于基體合金屮的增強(qiáng)相顆粒阻礙位錯的滑移，降低了亞表層的犁性流變程度。增強(qiáng)相粒子與位錯的交互作用導(dǎo)致在增強(qiáng)相顆粒與基體界面間產(chǎn)生空穴，誘發(fā)微裂紋而使材料發(fā)生層

3、片狀剝離。同時，由摩擦磨損所誘發(fā)的高密度位錯、亞結(jié)構(gòu)界面、高濃度空穴及微裂紋將導(dǎo)致復(fù)合材料表層機(jī)械性能下降。國內(nèi)外對納米薄膜材料的摩擦學(xué)研究己有不少工作，但對納米相增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的摩擦磨損研究才開始不久，有待于更深入細(xì)致的研究。理論分析表明，由于具有較高的界面結(jié)合強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，復(fù)合材料基體屮納米相在高接觸應(yīng)力下不易發(fā)生與基體的分離和顆粒破碎現(xiàn)象，抑制了向嚴(yán)重磨損形式的轉(zhuǎn)變。如果獲得原位反應(yīng)生成的納米相增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，將可以進(jìn)一步改善復(fù)合材料的耐磨性能。研究內(nèi)容：本研究方向?qū){米復(fù)合材料的摩擦磨損行為進(jìn)行研究，結(jié)合對磨損亞表層的微結(jié)構(gòu)分析，探索納米粒子

4、對復(fù)合材料摩擦磨損性能影響的作用機(jī)制和在納米陶瓷相增強(qiáng)原位復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)理、納米復(fù)合材料磨損與腐蝕的交互作用，建立相關(guān)的理論模型。為開發(fā)高強(qiáng)度和高耐磨的納米原位復(fù)合材料和推動其在工程等方面的應(yīng)用提供可靠的實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。工作基礎(chǔ)：本研究組在納米相增強(qiáng)金展基復(fù)合材料及復(fù)合涂層的磨損與腐蝕材料的摩擦磨損等方面已有多年的工作基礎(chǔ)。已制備了納米碳管增強(qiáng)銅基復(fù)合材料、TiB2增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料、6■納米TiB2原位復(fù)合材料和納米TiN復(fù)合涂層，并掌握了原位金屬基復(fù)合材料的加T制備技術(shù)，同吋對所制備的原位復(fù)合材料的物理、力學(xué)性能及其顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，積累了豐富

5、的經(jīng)驗(yàn)。在高強(qiáng)度金屬棊復(fù)合材料、陶瓷、復(fù)合涂層的摩擦磨損機(jī)理諸方面的研究成果突出。