zno掺杂mgpsz的微观结构及其摩擦学性能研究

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1、摘要本文以MgO／Zr02为10／90(m01)为基材，添加不同含量的ZnO，在15800C烧结，并对部分样品进行热处理，制得(Zn，Mg)．Zr02陶瓷。用SEM、XRD等方法研究其微观结构及相组成。比较了不同ZnO含量对材料微观结构和力学性能的影响。本文还研究了线材拉制环境下不同PSZ体系的摩擦学性能，分析了不同摩擦介质、转速、载荷对其摩擦学性能的影响规律和作用机理。实验结果表明，ZnO可以与Zr02生成固溶化合物，引起晶格畸变，从而促进烧结，降低烧结温度，形成具有较小晶粒和更加致密的烧结体。另外，含有ZnO的样品在烧成冷却过程中会形成大量的四方相，并能稳定至室温，突破了传统Mg．PS

2、Z必须经长时间热处理才能析出较多四方相的限制，简化了生产工艺，降低了成本。ZnO的含量对Mg．PSZ中析出体的形貌具有调控作用，随着ZnO加入量的增加，晶粒内析出体粒径增大，其形状也由球形逐渐转变为具有特定晶向的各向异性，这对于进一步控制和开发陶瓷性能提供了很好的依据。当ZnO含量为0．4m01％时，PSZ具有较高的抗弯强度，数值达到703．5±47．3MPa，但由于其中四方相形成机理的不同，其韧性比Mg．PSZ低很多，只能达到7．8+0．8MPam¨2。因此实际应用中，只能用于对于韧性要求不是很高的环境。通过研究线材拉制环境下，0．4ZnO．10MgO．Zr02，10MgO．Zr02，Y

3、．TzP三种材料与65Mn钢丝进行摩擦的情况，说明氧化锆基陶瓷材料在此条件下具有较好的摩擦磨损性能，在摩擦介质，转速，载荷等因素不断变化的情况下，磨损率均能在10小时后达到平稳，数量级在10击～10。7范围，其中Y．TZP具有各种条件下最佳的摩擦磨损性能。由于水与氧化锆基陶瓷问会发生复杂反应，在水为摩擦介质条件下其磨损性能发生恶化，尤其是Mg．PSZ材料在水介质摩擦时中会发生磨损突变。通过实验还发现以下规律：转速的提高可以降低陶瓷的磨损率；载荷的增加使陶瓷材料的磨损率增加，但不会有数量级的变化。这些都为氧化锆基陶瓷材料作为线材拉制中的拉丝模提供了参考依据。关键词：PSZ微观结构力学性能摩擦

4、磨损摩擦介质ABSTRACTPSZceramicsbasedonMg—PSZwithamolarrateof10：90ofMgO：Zr02werepreparedbyaddingdifferentcontentofZnO．Mechanicalpropertiesweremeasuredbythreepointflexuraltestandhardnesstest．Tribologypropertieswerealsoexaminedunderasimulatedcircumstanceofwiredrawing．Themicrostructurecharacteristicsandphas

5、esconstitutewereidentifiedbySEMandXRD．TheeffectsofdifferentcontentofZnOonmicrostructuresandmechanicalpropertieswereinvestigated．ThetribologypropertiesofdifferentPSZsystemsunderdifferentfrictionaltings，rotationrate，andnormalloadwerealsoanalyzed．Theexperimentresultsshowthatanewcompoundwereformedbyth

6、ereactionofZnOandZr02andinducedtheaberrationofcrystallattice，whichleadtoalowsinteringtemperatureandsmallgrainsize．ComparedwiththetraditionalMg．PSZ，aamountoft-Zr02phaseprecipitateddirectlyfromthe(Zn，Mg)一Zr02matrixduringthecoolingprocesswithoutalong—timeheat·annealing．Itsimplifiedtheproducingprocess

7、anddecreasedthecost．TheZnOcontenthadaneffectontheshapeoft-Zr02precipitates．AstheincreasingoftheZnOcontent，thesizeofthegrainbecamebigger，anditsshapechangedfromspheretomulti—sidesonewhichwasanisotropism．Themechanis