氧化锆二硫化钨复合自润滑陶瓷

自润滑技术的研究趋势随着科学技术的发展，无环境污染、耐磨寿命长、低摩擦、自修复的固体润滑材料在电子、生物、通讯、航天及航空等高科技领域应用的越来越广泛。未来的研究主要集中新型固体自润滑材料的研究、新型的自润滑方式的研究、新的材料结构设计等几个方面。

陶瓷在高温下具有非常优异的力学性能，非常适合在高温下应用。 在众多结构陶瓷中，氧化锆陶瓷因具有相变增韧效应而具有十分优异的物理、化学性能，是耐火材料、高温结构材料和电子材料的重要原料但是氧化锆的摩擦因数过高，严重限制了氧化锆陶瓷的应用，随着氧化锆陶瓷材料研究的不断深入，自润滑复合陶瓷被视为一种解决高温下材料润滑重要的途径。

为了解决现有技术配比复杂，无法满足精密自润滑陶瓷生产用途，研究人员采用二硫化钨作润滑相，制取高纯高强高韧氧化锆二硫化钨复合自润滑陶瓷，其合成过程包括：

（1）选用氧化钇摩尔百分比为3%的钇稳定氧化锆粉，按重量比钇稳定氧化锆粉：二硫化钨粉=9:1称取纳米级的钇稳定氧化锆粉与二硫化钨粉，钇稳定氧化锆粉的一次粒径为40纳米，二硫化钨粉的一次粒径为50纳米，钇稳定氧化锆粉的纯度为99.99%，二硫化钨粉的纯度为99.99%，将两种纳米粉放入球磨罐中，用高能球磨机进行高能球磨处理8小时。

（2）在步骤（1）中球磨好的混合粉中放入聚乙烯醇、聚乙二醇与去离子水，继续球磨8小时，获得混合粉体浆料。

（3）将步骤（2）中获得混合粉体浆料放入离心喷雾造粒机中进行造粒成为D50=57微米的造粒粉。

（4）将步骤（3）中获得的造粒粉放入聚氨酯冷等静压胶套中进行冷等静压处理，处 理压力为380MPa，保压时间为12分钟。

（5）将步骤（4）中获得冷等静压坯料放入钢包套中，用氩弧焊焊接制成热等静压用 包套。

（6）将步骤（5）中获得的热等静压包套进行脱脂脱气处理，第一阶段脱气处理参数 为温度260度，处理时间12小时，脱气保持包套内压力为1.0×10-2~5.0×10-2Pa，第二阶段 脱脂处理参数为温度580度，处理时间18小时，脱气保持包套内压力为1.0×10-2~5.0×10- 2Pa，第三阶段脱气处理参数为温度260度，处理时间18小时，脱气保持包套内压力为1.0× 10-3~5.0×10-3Pa。

（7）将步骤（6）中获得的脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压烧结处理， 热等静压烧结工艺为烧结压力150MPa，烧结温度为1150℃，烧结时间为5小时。

（8）将步骤（7）中热等静压烧结完毕的陶瓷锭取出，并去除包套，即得高纯高强高韧氧化锆二硫化钨复合自润滑陶瓷。

（9）测量步骤（8）中氧化锆二硫化钨复合自润滑陶瓷的相对密度为99.6%，纯度为 99.9691%，摩擦系数为0.08，晶粒大小为4.7微米，抗弯强度为1221MPa，硬度为HV1608。

采用纳米级钇稳定氧化锆粉与纳米级二硫化钨粉用高能球磨的办法对粉末进行混合与机械合金化，然后通过离心喷雾造粒的方法进行造粒，通过冷等静压压制成型，最后通过热等静压烧结，能够获得质量稳定、晶粒细小可控的氧化锆二硫化钨复合自润滑陶瓷。

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