固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

    本论文选取碳化硅（SiC）陶瓷作为基体材料，通过协调组元匹配、组元成分以及调整工艺参数，设计制备了几种摩擦学性能优良的宽温域碳化硅基固体润滑复合材料。取得的主要结论如下：

    1.SiC陶瓷进行自配副时，在真空环境中摩擦系数和磨损率均随温度升高而逐渐增大，并且在真空环境中SiC陶瓷的摩擦系数和磨损率总体高于大气环境中。在大气环境中，SiC表面形成的氧化产物有助于改善其摩擦学性能。

    2.通过优化组元成分和配比，成功制备了能够在800 ºC和1000 ºC实现良好润滑的SiC-20Mo-30CaF₂复合材料。高温时摩擦表面由于摩擦化学反应生成的CaMoO₄和材料中含有的CaF2具有协同润滑作用，在摩擦表面形成了连续的润滑膜而起到减摩和抗磨作用。

     3.SiC-Mo-MoS₂-CaF₂体系的复合材料在热压烧结过程中组元间能够发生化学反应生成CaMo₆S₈（ChevrelPhases）。实验表明：CaMo₆S₈在室温至400 ºC时具有良好的润滑性能摩擦系数在0.1左右，可以为SiC-Mo-MoS₂-CaF₂复合材料在此温度范围提供良好的润滑作用。大气环境中，在800 ºC和1000 ºC时，SiC-Mo-MoS₂-CaF₂复合材料与SiC配副时的摩擦系数在0.6左右，这主要归因于在摩擦过程中材料摩擦表面能够通过摩擦氧化反应生成SiO₂，与对偶进行摩擦时造成摩擦系数偏高。而在真空环境中，复合材料在高温条件下的摩擦系数曲线波动较大，这主要归结于磨损表面磨屑的形成影响了CaF₂润滑膜形成和破坏的动态过程。

    4.不同对偶材料对碳化硅陶瓷基复合材料摩擦学性能有较大影响，SiC-10Mo-30MoS₂-20CaF₂复合材料与Al₂O₃陶瓷球配副时，在室温至1000 ºC均表现出优异的润滑性能；但与SiC陶瓷配副时，在600 ºC至1000 ºC条件下具有较高的摩擦系数和磨损率，这主要是因为来自SiC对偶球的硬质磨屑造成了复合材料严重的摩擦磨损。

    5.采用放电等离子烧结的方法制备了30SiC-30Ni₃Al-15Mo-10Ag-15BaF₂/CaF₂复合材料，在室温条件下，复合材料磨损表面不平整，由于在摩擦过程中Ag没有形成连续的润滑膜而无法起到有效的润滑作用，复合材料摩擦系数为0.42。400 ºC时，复合材料的脆性有所改善，摩擦过程中形成的磨损表面变得较为光滑，且在对偶球上形成Ag转移膜，能够起到有效的润滑作用。800 ºC和1000 ºC时，复合材料呈现出较好的润滑性能，XRD表征发现磨损表面有CaMoO₄、BaMoO₄和NiMoO₄等大量钼酸盐生成，完全覆盖在表面的钼酸盐起到了有效的减摩抗磨作用。