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添加纳米固体润滑剂的自润滑陶瓷材料高温摩擦磨损性能研究

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人工晶体学报 2014年第9期43卷 2372-2376,2383页

作者：衣明东许崇海肖光春山东大学机械工程学院济南250061 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院山东省高校轻工装备先进制造与测控技术重点实验室济南250353

采用真空热压烧结工艺制备了一种添加纳米固体润滑剂CaF2的自润滑陶瓷材料,研究其在室温25℃到600℃环境下与40Cr钢销干摩擦时的摩擦磨损性能。结果表明:自润滑陶瓷材料的摩擦系数与磨损率随环境温度的升高而逐渐降低,600℃时摩擦系数... 详细信息

采用真空热压烧结工艺制备了一种添加纳米固体润滑剂CaF2的自润滑陶瓷材料,研究其在室温25℃到600℃环境下与40Cr钢销干摩擦时的摩擦磨损性能。结果表明:自润滑陶瓷材料的摩擦系数与磨损率随环境温度的升高而逐渐降低,600℃时摩擦系数降低到0.21,磨损率降低到2.4×10-6mm3/N·m。常温下自润滑陶瓷材料的磨损机理是磨粒磨损,高温环境同时存在磨粒磨损和粘着磨损。高温环境下摩擦表面纳米CaF2含量的增加和固体润滑膜的形成是摩擦磨损性能改善的主要原因。

关键词：热压烧结 CaF2 固体润滑剂摩擦系数磨损系数

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陶瓷模具材料的表面改性技术及应用

稀有金属材料与工程 2007年第A2期36卷 508-511页

作者：许崇海肖光春方斌高进冯益华山东轻工业学院机械工程学院

全面综述了表面镀层、表面复合、表面涂覆等表面改性技术在各类陶瓷模具中应用、研究的现状。指出:表面改性技术既能发挥陶瓷材料的高硬度、高耐磨和耐高温等的优势,又能发挥金属基体高强度、高韧性的特点,从而使得陶瓷模具材料具有良... 详细信息

全面综述了表面镀层、表面复合、表面涂覆等表面改性技术在各类陶瓷模具中应用、研究的现状。指出:表面改性技术既能发挥陶瓷材料的高硬度、高耐磨和耐高温等的优势,又能发挥金属基体高强度、高韧性的特点,从而使得陶瓷模具材料具有良好的使用性能,具有广阔的应用前景。今后研究的重点是如何通过表面改性工艺的控制和复合层材料的合理选择和设计,使得所形成的陶瓷复合层与金属基体结合强度高,硬度高,既减摩又耐磨。

关键词：陶瓷模具材料表面改性使用性能

热物性参数对Al_2O_3/(W,Ti)C/CaF_2梯度自润滑陶瓷刀具材料残余应力的影响

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人工晶体学报 2014年第7期43卷 1744-1750页

作者：许崇海肖光春张永莲齐鲁工业大学机械与汽车工程学院济南250353 齐鲁工业大学山东省高校轻工装备先进制造与测控技术重点实验室济南250353

基于功能梯度材料的设计思想,设计并制造了Al2O3/(W,Ti)C/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料。利用有限元法计算分析了梯度自润滑陶瓷刀具材料层间热膨胀系数差值、分布指数和弹性模量对其残余应力的影响,并给出了径向应力和Von Mises等效应... 详细信息

基于功能梯度材料的设计思想,设计并制造了Al2O3/(W,Ti)C/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料。利用有限元法计算分析了梯度自润滑陶瓷刀具材料层间热膨胀系数差值、分布指数和弹性模量对其残余应力的影响,并给出了径向应力和Von Mises等效应力的分布图,为梯度自润滑陶瓷刀具的研制开发提供了理论基础。以此为基础,采用真空热压工艺制备了Al2O3/(W,Ti)C/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料。结果表明:据此制备的梯度自润滑陶瓷刀具材料具有良好的力学性能。

关键词：固体润滑剂梯度自润滑陶瓷刀具材料残余应力

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预应变对高强结构钢低温断裂韧性的影响

天津大学学报 2011年第4期44卷 303-307页

作者：肖光春荆洪阳徐连勇天津大学材料科学与工程学院天津300072 天津市现代连接技术重点实验室天津300072

对高强结构钢Q420试样及具有2%预应变试样分别进行了不同温度下的拉伸试验和断裂韧性试验,测试了其力学性能和断裂韧性.试验结果表明,温度对结构钢的断裂韧性具有明显的作用,钢材的断裂韧性随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断... 详细信息

对高强结构钢Q420试样及具有2%预应变试样分别进行了不同温度下的拉伸试验和断裂韧性试验,测试了其力学性能和断裂韧性.试验结果表明,温度对结构钢的断裂韧性具有明显的作用,钢材的断裂韧性随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂;拉预应变因工作硬化提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,而压预应变因包申格效应降低了钢材的屈服强度与抗拉强度,但两者都降低了钢材的塑性及断裂韧性,进一步增加了脆性断裂发生的可能性,而且压预应变对钢材断裂韧性的影响略大一些.为此,在重要工程设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对结构断裂行为的影响.

关键词：高强结构钢预应变力学性能断裂韧性

Al2O3基纳米复合陶瓷模具材料的研制及其摩擦磨损行为研究

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Al2O3基纳米复合陶瓷模具材料的研制及其摩擦磨损行为研究

作者：肖光春山东轻工业学院

学位级别：硕士

本文针对成形模具对陶瓷材料的要求,从提高陶瓷模具材料的综合力学性能出发,选用具有高硬度、耐磨损、耐高温、抗腐蚀、原料分布广泛的AlO陶瓷为基体,采用纳米复合方法制备出具有较高综合力学性能的纳米复合陶瓷模具材料。从热压烧结工... 详细信息

本文针对成形模具对陶瓷材料的要求,从提高陶瓷模具材料的综合力学性能出发,选用具有高硬度、耐磨损、耐高温、抗腐蚀、原料分布广泛的AlO陶瓷为基体,采用纳米复合方法制备出具有较高综合力学性能的纳米复合陶瓷模具材料。从热压烧结工艺、微观结构及其与力学性能的关系等方面,系统研究了纳米复合陶瓷模具材料的增韧补强机理,发现晶内/晶间混合型的微观结构和穿晶/沿晶混合断裂模式,是纳米复合陶瓷模具材料强韧化提高的主要原因。根据胶体化学理论中的悬浮液的稳定机制,采用起空间位阻稳定作用的PEG为分散剂,对不同的纳米陶瓷粉体进行了液相分散研究,通过优化PEG分散剂的分子量、加入量以及悬浮液的pH值等参数,结合超声分散及机械搅拌工艺,得到了分散均匀的纳米粉体及其混合粉体的稳定悬浮液。探讨了组分含量、烧结工艺对纳米复合陶瓷模具材料微观结构和力学性能的影响,研制成功了纳米复合陶瓷模具材料AlO/Ti(CN),其抗弯强度为789 MPa、断裂韧性为8.1MPa·m1/2、硬度16.4GPa。与单一的微米AlO陶瓷材料相比,其抗弯强度和断裂韧性都得到大幅提高。在致密的烧结陶瓷中,纳米Ti(CN)与微米AlO形成了典型的晶内/晶间混合型结构,裂纹从晶间到晶内再到晶间的路径扩展,消耗了更多的断裂能,形成了沿晶/穿晶混合的断裂模式,是其综合力学性能得到较大提高的主要原因。表面压痕裂纹的偏转和桥联及裂纹分支和颗粒拔出,是复合材料韧性提高的表现。对纳米复合陶瓷模具材料进行了摩擦磨损性能实验研究,并对其磨损表面微观形貌进行了观察和分析,探讨了AlO/Ti(CN)纳米复合陶瓷模具材料的磨损机理。研究结果表明,在法向载荷50～150N、摩擦转速为70r/min和140r/min干摩擦条件下,纯AlO陶瓷的摩擦系数为0.58～0.8,AlO/Ti(CN)纳米复合陶瓷模具材料的摩擦系数为0.45～0.65;纯AlO陶瓷磨损率的数量级为10-14m3/N·m,AlO/Ti(CN)纳米复合陶瓷模具材料磨损率的数量级为10-15m3/N·m;纯AlO陶瓷的磨损机理为脆性断裂和磨粒磨损,AlO/Ti(CN)纳米复合陶瓷模具材料的磨损机理为机械冷焊、塑性变形和磨粒磨损。

关键词：纳米复合陶瓷模具材料微观结构力学性能摩擦磨损

TiB_2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料的设计与制备

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人工晶体学报 2014年第8期43卷 2091-2097页

作者：陈辉许崇海肖光春方斌徐秀国齐鲁工业大学机械与汽车工程学院济南250353 山东省高校轻工装备先进制造与测控技术重点实验室(齐鲁工业大学) 济南250353 山东大学机械工程学院济南250061

以纳米TiB2和微米TiB2为基体,WC为增强相,h-BN为固体润滑剂,采用热压工艺制备了TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料,并测量了其力学性能。结果表明:与均质TiB2/WC/h-BN微米自润滑陶瓷材料相比,其抗弯强度、断裂韧性与硬度分别提... 详细信息

以纳米TiB2和微米TiB2为基体,WC为增强相,h-BN为固体润滑剂,采用热压工艺制备了TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料,并测量了其力学性能。结果表明:与均质TiB2/WC/h-BN微米自润滑陶瓷材料相比,其抗弯强度、断裂韧性与硬度分别提高了15.8%、6.7%和11.1%。用压痕法测量得到材料内部的残余应力,其应力值呈明显的阶梯变化趋势,且关于中间层对称分布,材料表层存在残余压应力,可有效提高材料力学性能与使用性能。显微结构观察显示,TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料晶粒细小、均匀,纳米TiB2颗粒分布均匀,材料断裂模式为典型的穿晶/沿晶混合断裂模式。

关键词：纳微米复合 TiB2/WC/h-BN 自润滑陶瓷材料力学性能显微结构

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氧化铝/氧化石墨烯复合陶瓷的制备及性能

硅酸盐学报 2016年第3期44卷 432-437页

作者：胡洋洋许崇海肖光春衣明东郭润鑫山东大学机械工程学院济南250061 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院济南250353

以Al_2O_3为原料,采用水热反应,通过基于静电引力的自组装机制,制备Al_2O_3/石墨烯e(GS)复合粉体。通过Fourier变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对Al_2O_3/GS复合粉体的物相组成和显微结构进行表征。采用热... 详细信息

以Al_2O_3为原料,采用水热反应,通过基于静电引力的自组装机制,制备Al_2O_3/石墨烯e(GS)复合粉体。通过Fourier变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对Al_2O_3/GS复合粉体的物相组成和显微结构进行表征。采用热压烧结技术制备了Al_2O_3/GS复合陶瓷。研究了不同含量GS对复合材料性能的影响,测试了材料的室温力学性能。结果表明,当GS在Al_2O_3/GS复合粉体中的质量分数为0.75%时,复合陶瓷具有最高的抗弯强度和断裂韧性,其值分别为460.8 MPa和7.9 MPa·m^(1/2)。

关键词：石墨烯氧化铝静电自组装力学性能

纳米CaF_2对自润滑陶瓷材料力学性能的影响

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硅酸盐学报 2014年第9期42卷 1127-1133页

作者：衣明东许崇海陈照强吴光永肖光春山东大学机械工程学院济南250061 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院济南250353 山东省高校轻工装备先进制造与测控技术重点实验室济南250353

采用真空热压烧结工艺制备一种添加纳米固体润滑剂CaF2的新型自润滑陶瓷材料,其力学性能显著高于添加微米CaF2的自润滑陶瓷材料,并且断裂韧性高于不含CaF2的复合陶瓷材料。结果表明:烧结后纳米CaF2主要位于基体晶粒内部,形成晶内型纳米... 详细信息

采用真空热压烧结工艺制备一种添加纳米固体润滑剂CaF2的新型自润滑陶瓷材料,其力学性能显著高于添加微米CaF2的自润滑陶瓷材料,并且断裂韧性高于不含CaF2的复合陶瓷材料。结果表明:烧结后纳米CaF2主要位于基体晶粒内部,形成晶内型纳米结构。相比于添加微米CaF2,添加纳米CaF2时复合陶瓷材料的弹性模量增加了34%,这是材料硬度改善的主要原因。纳米CaF2诱发的穿晶断裂有助于提高复合陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度,裂纹偏转是添加纳米CaF2的复合陶瓷材料的主要增韧机制。

关键词：陶瓷纳米固体润滑剂氟化钙微观结构力学性能

附加超声对6061-T6铝合金/Q235钢搅拌摩擦焊搭接工艺优化

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焊接学报 2022年第5期43卷 69-75,I0007,I0008页

作者：刘涛高嵩肖光春吴程浩石磊孙志平齐鲁工业大学(山东省科学院) 济南250353 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6 061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度... 详细信息

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6 061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了接头的力学性能.对焊接过程中焊接载荷的变化进行分析,发现施加超声能量后搅拌头扭矩、焊接轴向力和主轴输出功率均有所下降.

关键词：搅拌摩擦焊超声能量铝/钢组织与性能焊接载荷