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4Z21第二节（一）非金属陶瓷润滑材料二硫化钼-（MoS2）文章来源：开拓者钼业公司网址： 第二节 非金属陶瓷润滑材料 与金属摩擦系统相比较，对陶瓷材料的摩擦磨损和润滑的认识都还不很深人和系统当前研究得较多的非金属陶瓷材料有氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2等)和非氧化物陶瓷 (Si3N4、SiC等)两大类，而且它们的性能数据受测试条件的影响较大 一、非金属陶瓷润滑材料 1. 氧化铝 (Al2O3)陶瓷 Al2O3 陶瓷耐高温、耐磨、耐腐蚀、强度高，有良好的抗氧化性、电绝缘性和真 气密性对气氛不敏感机械性能一般随Al2O3含量的增加而改善，特别是使用温度、高温机械性能和耐腐蚀性能等更是如此品粒尺寸对机械强度有较大的影响，特别是Al2O3含量高时影响更为显著但Al2O3陶瓷的脆性大，不能承受冲击负荷，且抗热震性差Al2O3 陶瓷的最高使用温度，在空气中为1980℃，真空中为l800℃还原气氛中为 1925℃Al2O3 陶瓷除了作耐磨零件外，还可以作磨料和高速切削刀具等 Al2O3陶瓷的摩擦学性能强烈依赖于试验条件在室温低速条件下自身对摩时，摩擦系数在 0.4—0.6 之间，磨损率约为 10-7m3/(N·m)；滑动速度增加时，磨损率增大两个数量级。

在400—800℃范围内，即使在低速下磨损率也高达 10-14~l0-l3m3/（N.m)，摩擦系数为 0.5—0.9，， Al2O3朐微观结构和组成对具摩擦学性能的影响很大研究发现，摩擦系数与材料的微观结构及机械性能无关，但磨损却取决于这些因素，，在缓和磨损的情况下，疲劳磨损是主要机理当接触面有很多硬颗粒或与硬涂层对摩时，微切削和微断裂是主要机理，断裂和磨粒磨损是两种主要的磨损形式 2. 氧化锆 (ZrO2)陶瓷 ZrO2 陶瓷耐高湿，抗氧化，抗熔融金属的侵蚀室温下为绝缘体，1000℃以上则成为导体最高使用温度，在空气中为 2400℃，真孔中为 2200℃，在还原气氛中为 1955—2205℃ ZrO2陶瓷在低负荷低速下具有低的摩擦系数和极小的磨损率，但在高负荷和高温下的磨损严重温度对ZrO2 陶瓷的摩擦学性能影响很大，摩擦系数随着温度的升高而增大，在400℃以 上时摩擦系数为 0.3~0.7，磨损率随着温度的升高何增加 3个数量级ZrO2材料的磨损表面大量的塑性变形和疲劳失效，因而塑性变形和剥离过程是主要磨损机理另外，ZrO2微结构中的相组咸 及相转变亦是影响其摩擦学性能的重要闲素之一。

例如，MgO-ZrO2 的滑动和微动摩擦试验测得的摩擦系数为0.5—1.0，发现存在高磨损区有塑性变形和相转变，在低磨损区只有一些刮伤 3. 氮化硅 (Si3N4)陶瓷 Si3N4陶瓷有良好的耐磨性，摩擦系数小，能自润滑，且硬度高，耐腐蚀，耐高温，线膨胀系数比其他陶瓷材料的小，抗热震性和耐热疲劳性能都很好，有良好的电绝缘性和耐辐射性能因制备工艺的差异，Si3N4 有反应烧结 (RBSi3N4)和热压烧结 (HPSi3N4)两种、HPSi3N4的机械性能比 RBSi3N4 的好，，最高使用温度，在空气中为 1100~1400℃，在中性气氛和还原气氛中为18500℃ SI3N4陶瓷在千摩擦条件下的摩擦学性能因试验装置和试验条件的不同数据呈现很大的分散性例如，Si3N4 自身对摩或其与钢对摩时的摩擦系数变化范围在0.1—1.0之间Si3N4的磨损率随着速度的变化在lxl0-14~6x10-14m3/ (N.n))间变化RBSi3N4在温度低于600℃下的摩擦系数保持在0.3右，在真空及温度高于6000℃时则上升为0.6—0.8；HPSi3N4 在这两种条件下的摩擦系数分别为0.2—0.4和0.7—0.8。

Si3N4 的摩擦系数取决于摩擦副的接触形式磨损机理与其微观结构和试验条件密切相关例如，SI3N4与球墨铸铁对摩，在滚动接触下山颗粒挤出产生的磨损比亚剥离磨损大如果在Si3N4 中添加WC颗粒，可使滑动接触下的磨损降低一半如果在Si3N4的塑性变形和晶界失效的连续阶段增加负荷，则可导致裂纹的产生如果在摩擦过程中产生转移膜，会降低其磨损率，但可能引起较高的摩擦系数另外，摩擦化学反应是 Si34 主要的磨损机制之一在室温下，Si3N4摩擦时可能发生氧化反成，而在高温下的磨损主要起因于氧化反应研究发现，Si3N4 表层在滚动接触下会出现张应力裂纹，但这并不是导致磨损的原因，其磨损应归于SiO2微粒的形成与转移 4. 碳化硅 (SiC)陶瓷 SiC 陶瓷的强度大，硬度高，热稳定性和抗氧化性好，导电性能优良最高使用温度，在空气中为 1400—1500℃，短时可达 1600℃，在不活泼气氛中为 2300℃ 单晶 SiC与金属对摩时，其摩擦学性能与金属的 a 键特征相关，摩擦系数在0.4—0.6之间多晶 SiC 自身对摩时的摩擦系数为0.2一0.6，SiC与ZrO2对摩时的摩擦系数为 0.25 -0.50。

SiC 的微观结构以及试验条件对其摩擦学性能的影响很大如SiC与金刚石对摩时，摩擦系数随负荷的变化十分明显，在较低负荷下，SiC 发生弹性变形，负荷增大时则出现塑性变形，并伴有少量的裂纹产生，摩擦系数增大；负荷进一步增大时，表面将产生裂纹和塑性变形，摩擦系数增大4倍以上又如，实验发现具有较弱晶界的SiC磨损比具有较强晶界的α-SiC 的大，因为前者容易引起晶粒挤出σ温度对SiC摩擦学性能的影响很大，低于800℃时其摩擦系数较高，表面出现石墨和碳化物型碳，高于800℃时，由于石墨含量迅速增加，碳化物型碳和硅迅速减少，摩擦系数较低SiC在室温下的滑动磨损，其磨损机制主要为塑性变形、微断裂和粘着磨损但是，SiC在摩擦条件下易氧化生成Si-0化合物，尤其在高温下，其磨损机制主要由氧化反应所致 此外，在工业中应用的陶瓷润滑材料还有氮化硼 (BN)陶瓷它密度小，有良好的抗热震性、耐热性、化学稳定性和电绝缘性在空气中 1100—1400℃时氧化严重，但在惰性气体 (如 He)中可用到2800℃以上 (这时的性能仍然稳定)在高温下仍有高的电绝缘性、润滑性和导热性BN 烧结后的制品硬度很低，能进行车、刨 、铣、钻等机械加工。

BN 陶瓷的晶体结构和很多物理性质同石墨相似，有‘白石墨”之称BN 陶瓷已成功地用作高温轴衬耐摩擦零件等几种非金属陶瓷润滑材料的物理机械性能见表 4~l 开拓者钼业有限公司是一家科技型的钼加工企业，主要产品有99.9%高纯二硫化钼、99.5%高纯二硫化钼、99%高纯二硫化钼、98.5%二硫化钼、98%二硫化钼、高纯超细三氧化钼、炼钢钼粉、金属钼粉等钼系列制品86-0379-63338600 63338608 张先生 杨先生邮箱：zw@ yht@ ：86-379-66555555地址：中国.洛阳嵩县德亭镇酒店村。