氧化鋁基陶瓷密封環(huán)涂層磨損性能研究.pdf

1、本文研究了在機械動密封環(huán)的動環(huán)上用大氣等離子噴涂Al2O3-13％TiO2、Al2O3-40％TiO2和Al2O3涂層，與石墨靜環(huán)組成摩擦副在干滑動摩擦條件下的磨損性能和磨損機理。實驗結(jié)果表明:這三種陶瓷涂層的磨損率在磨損開始階段都比較大，初始階段的磨損率同涂層的硬度和摩擦系數(shù)相關(guān)，這是由于陶瓷涂層表面粗糙度較高，單位面積內(nèi)壓強較大而導(dǎo)致的較為嚴重的磨損，在一定時間之后因為石墨的自潤滑作用進入穩(wěn)定磨損階段，在石墨靜環(huán)表面可以觀察到寬度不

2、同的磨痕。穩(wěn)定磨損階段較好的體現(xiàn)了石墨的自潤滑性能。通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)，在硬度較低的AT13和AT40涂層表面都有典型的粘著磨損產(chǎn)生的空洞，且AT40涂層的空洞更為明顯，因此主要的磨損機理為粘著磨損。
　　 本文測試了三種涂層的摩擦磨損性能，測試了涂層的硬度，并采用壓痕法計算了涂層的彈性模量和斷裂韌性。通過磨損試驗發(fā)現(xiàn)，盡管初始磨損階段AT40涂層相對于另外兩種涂層來說要軟一些，摩擦系數(shù)要低一些，AT40涂層的磨損情況在初始階

3、段比AT13和Al2O3涂層稍微嚴重一些，但是長時間穩(wěn)定運行、進入穩(wěn)定磨損階段后，同AT40涂層對磨的石墨靜環(huán)和AT40涂層動環(huán)磨損量均為最小。在三種涂層當中Al2O3涂層耐粘著磨損能力最強，但是AT40涂層同石墨靜環(huán)配對后的工作穩(wěn)定性和可靠性要強于Al2O3涂層和AT13涂層。
　　 三種涂層均為層狀組織，涂層和基體之間的結(jié)合力不是很高，氣孔率在5％左右，組織不夠致密，涂層和基體之間是機械結(jié)合，強度對于滿足密封環(huán)嚴格的工作條件