Al2O3陶瓷材料的摩擦学研究进展

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Al2O3基复相陶瓷材料摩擦学研究进展

Al2O3基复相陶瓷材料摩擦学研究进展赵玥n;王铀【摘要】Al2O3基陶瓷材料是现代陶瓷材料学的一个重要组成部分,与其它材料相比,Al2O3具有许多独特、优良的性能,特别是其表现出较好的摩擦学性能.然而,其韧性低、脆性大的弱点在一定程度上限制了它在摩擦学领域的应用.为了减小Al2O3基陶瓷材料的脆性,除了采用先进的制备工艺外,各国学者相继研究开发了多种Al2O3陶瓷材料的增韧补强方法,显著改善了陶瓷材料的脆性并使其耐磨性显著提高.基于增强相的种类和增强手段,本文综述了Al2O3基陶瓷材料摩擦学的发展现状,并提出Al2O3基复相陶瓷今后有待研究的课题和发展方向.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2010(031)005【总页数】4页(P6-9)【关键词】Al2O3基陶瓷;增强相;摩擦学【作者】赵玥n;王铀【作者单位】哈尔滨工业大学材料科学系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学材料科学系,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TG113.25+20 前言陶瓷材料与传统的金属材料相比体现出质量轻、硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等诸多优势,因此,自上世纪 80年代以来对陶瓷材料的研究引起了广泛关注[1,2]。

Al2O3俗称铝矾土,大量地分布于地壳中,取材方便,因而对于 Al2O3基陶瓷材料的研究起步较早。

研究发现,这种陶瓷材料具有较好的力学性能、光电性能、生物相容性,特别是它作为一种耐磨材料,体现出了诱人的应用前景[3-5]。

但是,纯Al2O3韧性较差,限制了其在摩擦学领域的应用,已有的研究表明[6,7],向Al2O3中添加一定含量的其它化合物可以有效地提高其韧性,从而改善其耐磨性,但是关于Al2O3基复相陶瓷的摩擦学体系并没有完整的建立起来。

本文综述了几种以 Al2O3作为基体的复相陶瓷摩擦学的研究进展情况,并指出了今后的发展方向。

1 Al2O3基陶瓷的摩擦磨损1.1 Al2O3/SiC向Al2O3陶瓷中加入 SiC以提高摩擦磨损性能的方法主要有晶须增强和颗粒增强等[8,9]。

Al2O3基陶瓷摩擦材料的研制及性能研究

ＷｃＭｎｋｎＳｎａｍｎＤｎｉｇＸｅＦｎ（ｃｏｌｆｃｎｅＷｕａｎｖｒｔｏＴｃｎｌｙ４０７）ｉｉａ，ｏｇｉｉ，ｅｇＱａ，ｉｅｇＳｈｏｏＳｉｃｈｎＵｉｓｙｆｅｈｏｇ，３００ｇＪｎｎｅｅｉｏ
ｉｇａｘｌａｙｍａｅｉｌｎｕｉｉｒｔｒａｓ．Ｔｈｎｕｎｅｏａｉｆｒｗｍａｅａｓｏｈｒｐｒｙｏ２ｅｉｆｅｃｆｒｔｏｏａｔｒｌｎｔｅｐｏｅｔｆＡＩｌｉ０３一ｂａｅｅａｃｆｉｔｎｍａｅａｓｈａｅｂｅｔ－ｓｄｃｒｍｉｒｃｉｔｒｌｖｅｎｓｕｄｏｉ
笔者以氧化铝为基体、土为助烧剂，粘再加入其他
添加剂研制了Ａ，陶瓷摩擦材料，研究了原料中Ｉ０并氧化铝与粘土的不同配比对氧化铝陶瓷摩擦材料性能
的影响。
因此，０年代起许多国家开始禁止生产和使用石棉纤７
Ａ，Ｉ陶瓷摩擦材料的摩擦系数逐渐减小。Ａ，陶瓷０Ｉ０
图６４试样的显微结构图（×５０）０
摩擦材料的相组成一般是由刚玉、璃相和气孔组成，玻若Ａ，Ｉ加入量大，制品中ａＩ，的含量就多，０则 —Ａ０玻
翱
降低。粗颗粒含量也不易过多，为粗颗粒会产生组因织不均匀，在应力作用下容易萌生裂纹，而使材料的从强度下降（图３所示）另外，试样和１样相如。２试

金属间化合物_Al_2O_3陶瓷基复合材料的研究进展

第18卷第3期2008年6月粉末冶金工业POWDER METALL URG Y IN D USTR Y Vol.18No.3J une 2008收稿日期:2007-10-17基金项目:江西省自然科学基金资助项目(550015)作者简介:何柏林(1962-),男(汉),河南安阳人,教授,硕士生导师,研究方向:结构可靠性,表面强化,复合材料的研究。

金属间化合物/Al 2O 3陶瓷基复合材料的研究进展何柏林,熊光耀,缪燕平(华东交通大学机电工程学院,江西　南昌　330013)摘　要:Al 2O 3陶瓷的脆性本质极大的限制了其使用范围。

在提高氧化铝陶瓷韧性的研究中,利用金属间化合物作为第二相来增韧氧化铝陶瓷已成为研究热点之一。

本文从金属间化合物的基本性质出发,综述了金属间化合物/Al 2O 3陶瓷基复合材料的最新进展,在此基础上总结了增韧机理,并提出了今后的发展方向。

关键词:金属间化合物;Al 2O 3陶瓷;复合材料;增韧机理中图分类号:G63318;TF12514 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2008)03-0031-05PRO GRESS IN IN TERM ETALL ICS/Al 2O 3CERAM ICS BASED COM POSITESHE Bo 2lin ,XIONG G u ang 2yao ,MIAO Yan 2ping(School of Mechanical &Electrical Engineering ,East China Jiaotong University ,Nanchang 330013,China )Abstract :The brittleness of alumina ceramic material limit s t he application of t he material re 2markably 1U sing intermetallics as t he secondary p hase is o ne of t he hot topics in t he field of toughening Al 2O 3ceramics 1Progress in Intermetallics/Al 2O 3ceramics based compo sites is re 2viewed 1Toughening mechanisms are summarized ,and t he develop ment tendency is also pres 2ented 1K ey w ords :intermetallics ;Al 2O 3Ceramics ;Composites ;toughening mechanism 氧化铝陶瓷具有耐高温、高耐磨、耐腐蚀、抗氧化等一系列的优异性能,目前已广泛用于许多高新技术领域,但是其陶瓷材料的脆性本质在很大程度上限制了它的发展和应用。

石墨烯／Al2O3复相陶瓷材料的制备研究

的科学家们曾在陶瓷基体中掺入石墨烯，陶瓷本是绝缘体，但因为加入了石墨烯便成为良好的导电材料＿７］。另外Ｇｒａｐｈｅｎｅａ还发现，在加入仅０．２２量的石墨烯后，陶瓷材料的抗拉强度和防止裂纹增值的性能便提高了５０还要多；而新
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｇｒａｐｈｅｎｅｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙＨｕｍｍｅｒｓｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｙ。ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｎｔｈｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｇｒｏｗｔｈａｎｄｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙＵ — ｓｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｍｐｌｅｘｐｈａｓｅｃｅｒａｍｉｃｓ．Ａ１２Ｏ３ｃｅｒａｍｉｃｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｖａｃｕｕｍｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇｓｉｎｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔ，ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｔｅｓｔ－ｄｅｎｓｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ－ＳＥＭ，ＸＲＤ，Ｒａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓａｎｄｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ

陶瓷蜂窝载体γ-Al2O3涂层研究进展

陶瓷蜂窝载体Y -Al 2O 3涂层研究进展安琴冯长根曾庆轩王亚军游少雄(北京理工大学机电工程学院北京100081)安琴女 29岁博士主要从事汽车尾气净化催化剂的研究O北京市工业振兴计划项目1999-08-09收稿 2000-03-09修回摘要陶瓷蜂窝载体催化剂的活性氧化铝涂层的性能直接影响着催化剂的活性~热稳定性~抗中毒性~使用寿命及催化剂的回收利用O 本文对陶瓷蜂窝载体涂层的研究进展及存在的问题进行了系统的论述O 关键词陶瓷蜂窝载体涂层Y -Al 2O 3Abstract In the ceramic honeycomb carrier catalyst on Which the active alumina coating plays animportant role .The coatings all -round properties immediately affected the catalyst /s activity thermal stability poison -resistant ability durability and the noble metal /s recycling .This paper discussed the research progress comprehensively about the ceramic honeycomb carriers Y -AlO 3coating .Key words Ceramic honeycomb carrier Coating Y -Alumina陶瓷蜂窝载体自60年代出现以来[1] 广泛应用于汽车尾气石油~化工~电线电缆~油漆~涂料等工业有机废气净化是环保工业~化学工业净化废气的理想载体O 在实际使用中陶瓷蜂窝载体的比表面积较小(<1m 2/g ) 为使催化反应更有效要求涂覆一层大比表面积的涂层沉积在载体的表面上一般占载体质量的5%~15% 使其比表面积达15~30m 2/g O 可用的涂层材料主要有活性氧化铝~氧化硅和沸石等其中活性氧化铝以它独特的性能应用最为广泛是最主要的涂层材料O在整体式催化剂中陶瓷蜂窝载体只是一个间接的支撑体涂层才是催化活性成分的真实载体又称为陶瓷蜂窝载体催化剂的第二载体O 本文主要评述陶瓷蜂窝载体活性氧化铝涂层的研究进展它提供大而稳定的表面使催化活性成分(如Pt ~Rh ~Pd )分散在上面O 主要的助剂(如CeO 2)加入可以提高催化剂对NO I ~CO 的转化率稳定涂层的添加剂(如BaO ~La 2O 3等)能提高催化剂的热稳定性能[2]O 为了制取经济的~具有高稳定性~高活性~高强度~使用寿命长的催化剂人们围绕活性氧化铝涂层中的无机氧化物类型~化学性质~晶体结构和稳定性~比表面积~孔结构~热稳定性~抗中毒性和助催化作用等一系列问题已经做了大量的工作O1Y Al 2 3涂层的表面物理性质废气的催化净化是在固体催化剂表面上进行的气固相反应催化剂的活性不仅取决于活性成分的化学组成还取决于载体比表面积~孔结构等物理因素O 在陶瓷蜂窝载体催化剂中活性氧化铝涂层的这些表面物理性质影响着活性组分在涂层上的分散状态和催化反应的顺利进行O1.1Y Al 2 3的晶体结构Y -Al 2O 3是最主要和基本的涂层成分(涂载量Z 整个催化剂涂层的50%) 具有多孔性~高比表面积(150~300m 2/g )~良好的粘合性和吸附性能且较难与贵金属成分发生反应O Y -Al 2O 3晶体结-531-http ://china .chemistrymag .org 化学通报2001年第3期构的不规则性如结晶面~掺杂层~由于晶核形成的几何位置导致的粗糙度等使贵金属和Y -A12O 3界面之间作用力降低从而促使贵金属颗粒更好地分散[3]OY -A12O 3晶体中氧原子按类似于尖晶石(MgA12O 4D 中氧原子的排布方式排列总金属原子数与氧原子数在尖晶石中是3= 4 但在Y -A12O 3中仅有2= 3 所以其中存在着许多空隙和不同程度的无序无序性主要取决于铝原子的无序性正是这些空隙和无序性使Y -A12O 3具有更大的比表面积O研究表明在2OO~6OOC 时Y -A12O 3是无定形的其活性和分散性最好当温度达到865C 时便成为定形结构活性和稳定性较差[4]O1.2Y -Al 2O 3的表面结构涂层的表面结构反映了催化剂层对气体的吸附能力影响着催化剂的活性O 长久以来 NO I 的污染问题一直倍受关注而NO I 的还原就主要受化学吸附作用的影响[5]O 早在1988年胡逸民研究制备活性氧化铝颗粒载体时就提出了Y -A12O 3网孔结构的作用O 通过加入适当的添加剂[6] 高温烧灼时再使添加剂挥发掉 Y -A12O 3就形成了具有一定机械强度的网孔结构O 它能使活性组分负载更容易且分散性好能迅速排出CO 2~水蒸汽等反应生成物利于提高传质效率增加反应速率充分发挥催化剂的作用O 虽然这种网孔结构是在研制氧化铝颗粒时提出的但对涂层的研究仍有指导意义O另外稀土氧化物如CeO 2也可以作为涂层表面结构的稳定剂O 在涂层中加入稀土元素后制得的稀土汽车尾气催化剂有较好三效性能这主要是由于稀土氧化物稳定了Y -A12O 3涂层的表面结构进而改善了催化剂对NO I 的吸附能力[7]O1.3Y -Al 2O 3涂层的表面粗糙度涂层的表面粗糙度对催化活性有很大的影响粗糙而多孔的涂层表面能促进废气流中的局部扰动使物质和热量加速从气相迁移到表面层使废气更充分地与涂层上的活性组分接触提高净化效率[8]O1.4载体的比表面积涂层修饰后载体的比表面积大小除了受氧化铝晶相~结构等的影响外还受涂载量的影响O 从文献综合看经过近2O 年的实践检验普遍认为陶瓷蜂窝载体在经过Y -A12O 3涂层修饰后达到2O m 2 g 就能满足催化剂的要求O目前高温下表面结构的稳定化以及在保证比表面积的前提下进一步改善涂层的表面结构(表面粗糙度~网孔结构~孔隙率等D 是今后应着重解决的问题O 由于一些有毒物质在催化剂表面上并未发生不可逆吸附进一步稳定~完善涂层的表面结构是目前提高催化剂抗中毒能力的主要手段O 2Y -Al 2O 3涂层的热稳定性涂层的稳定性一方面指比表面积的稳定另一方面指涂层储存氢或氧能力的稳定[9]O 高温下Y -A12O 3涂层主要发生两方面的变化:(1D 介稳态的Y -A12O 3发生烧结晶粒逐渐增大向稳定的O 相转变;(2D 高温下Y -A12O 3与某些催化剂的活性组分发生化学反应O 两种变化都会导致催化剂比表面积大幅下降影响活性组分的负载和分散度使催化剂失去活性O2.1Y -Al 2O 3涂层的烧结对于Y -A12O 3涂层高温下扩散和迁移为主要烧结机制这是由Y -A12O 3的缺陷尖晶石结构决定的O 1975年F1ynn [1O]提出了原子迁移机制 1983年Puckenstein 等[7]提出了晶粒迁移机制OY -A12O 3是由三水软铝石(Y -A12O 3.3 2O D 或一水软铝石(Y -A12O 3. 2O D 在加热时失水转变.631.化学通报2OO1年第3期http : WWW .chemistrymag .Org而成.是一种缺陷正尖晶石结构.结构水为O<n <O.6.结构中的(OH -D 是由O 2-置换来的.Y -A12O 3晶体中没有2价阳离子.为了维持尖晶石结构的电中性.结构网络中所有2价离子的位置都是空的.表示为:A12D O 3-U/2(OH D U D(1-U/2D 其中.D 表示二价阳离子空位;D 表示氧阴离子空位,在加热脱水时:2(OH -D -H 2O +(O -2D +(V O 2-D即脱水过程使邻近表面上生成若干氧阴离子空位V O 2-,温度越高.失水愈多.阴离子空位也越多,这些阴离子空位可以和骨架中的2价阳离子空位作用.致使Y -A12O 3的粒度增大.直至其缺陷尖晶石结构破坏.形成O 2-为六方密堆集八面体的O -A12O 3,相变和烧结直接导致比表面积降低.并伴随体积收缩.使有催化作用的活性金属被包覆于已收缩的氧化铝中.催化剂暴露的表面积减少.催化活性下降,另外.许多排放废气中存在的水蒸汽也促进了Y -A12O 3的表面收缩[11],z.z Y Al z O s 和催化剂活性组分发生化学反应以Cu 2+为代表的有催化活性的过渡金属元素其有效核电荷较大.离子半径小.极化作用大.它们在扩散时将Y -A12O 3中的(OH -D 拉至身边.促使Y -A12O 3脱水.进而Cu 2+和A13+相互作用.生成CuA12O 4,高温下Fe 3+~Mn 4+~V 5+~MO 6+~CO 3+~A13+~Zn 2+~Cr 3+等的氧化物都可促进Y -A12O 3的相变和烧结[7].而这些氧化物恰恰都是具有催化活性的.是主要的非贵金属催化剂成分.这就给非贵金属催化剂的研制增加了困难,z.s Y Al z O s 涂层热稳定性的提高提高涂层热稳定性的手段目前主要是添加热稳定助剂,热稳定助剂的作用机理.主要包括晶体学和能量角度两方面:首先从晶体学角度来看.一种良好的热稳定助剂.其本身应是高稳定(如高熔点~高生成焓~内层电子充满~只有一种氧化态等D 且离子半径远大于A13+(5O pm D.此时.外加助剂阳离子M Z+可能占据Y -A12O 3缺陷尖晶石结构中的2价阳离子空位.使阴离子空位减少.进而使高温下晶体中阴离子空位和阳离子空位的作用几率减小.抑制Y -A12O 3的继续失水和相变,高电荷的M Z+将更有效地抑制O -A12O 3的生成[12.13],3价稀土离子很容易插入具有阳离子缺陷的Y -A12O 3尖晶石结构中.占据密堆积层中氧离子形成的空隙.例如La 3+在较高温度下可直接插入Y -A12O 3晶格中,另外.从能量角度来看.有两种情况:(1D 一些助剂(如La 3+~Ba 2+D 会与Y -A12O 3发生反应生成高熔点的新相.如LaA124.4O 31.6.BaA112O 19等稀土铝酸盐.这些新相晶体是ABO 3型结构.晶格能较高.很稳定;(2D 有些助剂不与活性氧化铝涂层发生反应.助剂本身就是高稳定的.例如CeO 2只以颗粒形式存在于Y -A12O 3表面上.通过阻隔Y -A12O 3粒子间接触以提高涂层的热稳定性,这些高稳定的新相和助剂分散在Y -A12O 3的表面或嵌在Y -A12O 3晶界之间.相当于在其表面上形成了许多能垒.只有越过它们才能进行表面扩散和聚结.它们对活性组分也起隔离和分散的作用.同时还阻止了A13+和O 2-的固相扩散,助剂在整个涂层中一般只占3%~15%.不必覆盖在整个Y -A12O 3涂层表面.因为它们一般优先锚定在Y -A12O 3体相和表面缺陷中.占据了表面活性位.降低了表面能.从而有利于抑制O -A12O 3的生成和烧结.提高涂层的热稳定性,La 3+~Mg 2+~Ca 2+~Ga 3+~In 3+~Zr 4+~Th 4+等的氧化物有抑制O -A12O 3生成的作用,国外近年来的热稳定助剂一般选用ZrO ~TiO 2等钙钛矿型复合氧化物.碱土金属氧化物(BaO ~CaO ~SrO D.较为常用的是稀土金属(如Ce ~La ~Nd ~Pr 等D 的氧化物以及两种或多种稀土氧化物的混合物,-731-http ://china .chemistrymag .Org 化学通报2OO1年第3期8化学通报OO 年第期http,//目前9关于一种助剂对于涂层的热稳定机理及作用效果研究得比较多0加入一种助剂固然可以提高涂层的热稳定性9而多种助剂加入后可以协同作用产生强化效果9但是不论在晶体结构还是从能量角度来讲多种助剂的作用机制更加复杂9这方面的研究较少0非贵金属催化剂在热稳定性方面比贵金属催化剂还有一些差距9迫切需要借助多种助剂的强化作用来提高9还有许多基础性的研究工作有待深入03Y_Al2O3涂层的助催化作用涂层的助催化作用主要是指涂层通过和催化剂活性组分之间的协同作用9对催化剂的性能产生影响09O年代初9由FOrd公司JOhHSOH Matty公司和EHge hard公司共同推出的新一代三效Pd 汽车尾气催化剂9对涂层进行了进一步的改进9充分利用涂层与催化剂活性组分的协同作用9使涂层中的氧化铝和稀土氧化物过渡金属氧化物形成一有机的协作体9Pd在其中发挥主导作用[ 4]9取得了很大的成功0涂层的助催化作用主要表现在以下几个方面03 1储氧作用储氧作用是涂层对催化剂活性组分最主要的作用0催化剂表面上的活性氧是净化废气的关键9特别是对于车用催化剂9尾气中氧含量随发动机的不同运行工况不断变化0利用涂层的储氧作用9在空/燃比变化时9特别是在贫氧状态时能释放出氧原子参加反应9使催化剂在贫氧状态下也能维持较高的活性0储氧助剂应用较多的是Ti Ce 9它们具有独特的氧化性能和离子价态的可变性9能提高催化剂的储氧表面氧恢复能力晶格氧的迁移速度9还能促进的还原[ ]0Ti Ce 等储氧助剂一般占催化剂质量的O %%9它们要求不连续地分散在氧化铝涂层上9助剂晶体覆盖的面积最好是整个贵金属暴露表面的%O%0如果储氧助剂占催化剂的量>8%9助剂晶体就会形成连续的区域9就有可能遮盖更多的贵金属活性成分9降低活性成分的暴露率9转化率也会受到严重影响0如果助剂占催化剂的量<O %9对贵金属的供氧能力会很微弱9又影响转化率[ ]0以Ti 为例9其供氧能力见如下反应,贫氧条件下,Ti Ti/富氧条件下,Ti/Ti3 2提高催化剂的活性和稳定性9降低贵金属的用量涂层中加入一些金属助剂9突出的效果表现在三方面,通过金属的强相互作用9提高贵金属的催化性能阻止高温下贵金属的一些不良反应利用助剂的一些特性9提高净化效率9减少贵金属用量0金属的强相互作用金属与金属氧化物如Pt和Ce 的相互作用被认为是金属的强烈相互作用SMS0涂层中加入金属氧化物助剂后9通过优化SMS相互作用9能提高反应速率[ 6]9弥补贵金属的一些不足0如Ti是还原性氧化物9在Pd/La催化剂中加入Ti 和Rh会产生协同作用9提高Pd和Rh的氧化还原效率9尤其是在贫氧情况下[ 7]0在Pt Ce 催化剂中9经过还原气氛下活化9Pt颗粒完全暴露于高度还原的铈中9铈覆盖层的高度还原性是由于贵金属和金属氧化物之间的连接作用引起的9正是这种还原性覆盖层作为低温下催化剂的活性相0[ 8]阻止贵金属的不良反应在高温富氧条件下9贵金属会发生下面一些不良反应使其本身的活性降低0主要有两方面,高温下贵金属会由小颗粒逐渐聚结9使分散度降低9如汽车尾气催化剂高温贫氧情况时Pt 非常容易烧结使催化剂的可用表面积下降9加入Ce La MO可稳定Pt等贵金属的分散度0<2)高温下贵金属与涂层~助剂会发生化学反应降低催化性能O 如Rh 会和Y -A12O 3发生反应生成活化能力低的铝酸盐在6OOC 时就开始慢慢渗入Y -A12O 3的表面使Rh 和排放废气的接触几率减少[19]O Rh 还与CeO 2反应使其活化能力降低O 目前解决的主要手段是加入金属辅助助剂使用多层涂层结构O 成功的应用实例有锆的氧化物它可阻止Rh 向Y -A12O 3涂层中的扩散 Zr ~Ba ~La 的氧化物及CeO 2能提高Rh 催化剂的活性和稳定性O3.2.3提高净化效率减少贵金属用量这方面的助剂主要是稀土元素加入稀土元素后对CO ~NO I 的净化效率都有提高O8O 年代初发现CeO 2能特别有效地促进水和气体分子的置换反应加入CeO 2或Ni ~Mn 的氧化物对排气的氧化还原有促进作用O La 2O 3能提供额外的~ 促进NO I 的还原 [3]用X 射线光电子能谱研究金属催化剂时发现La 的存在还有助于减少贵金属和Ce 的用量[2O]O部分或全部取代贵金属是环保催化剂今后发展的必然趋势研究催化剂的高温失效贵金属催化剂与金属氧化物的化学反应采用价格较低的贵金属催化剂或优化催化剂中各种贵金属的配比以降低成本是今后催化剂发展的方向及需重点解决的问题O4其它需要解决的问题自从陶瓷蜂窝载体问世以来其活性氧化铝涂层的研究有了很大进展除了上面的综述和分析外还有以下几方面的问题有待研究O4.1贵金属截留问题Y -A12O 3是一种过渡态的物质最终会转化为稳态的-A12O 3 而在此转化过程中涂层会失去表面积且截留住贵金属特别是铑从而使从这些催化剂中回收贵金属很难O 一般需要昂贵的~不经济的回收技术且至多只能回收部分贵金属[21]O4.z 涂层从载体上剥落高温下氧化铝涂层的热膨胀系数比涂层载体要大一个数量级[22] 因而往往不能很好的相容经过几次冷热循环最终会导致涂层破裂~脱落涂层上负载的催化活性成分也随之掉落这是影响催化剂的使用寿命的关键[23]O4.a 采用新工艺工业上典型的催化剂制备方法是把活性氧化铝~金属氧化物助剂以及贵金属催化成分一起混合高度分散在水中以形成浆液然后把载体浸渍在上述浆液中以便在载体上沉积一层厚度约9.15~3O5pm 的催化膜工业上称为洗涂层 O 这种传统的方法存在两方面的重大问题,<1)这种浆液容易堵塞蜂窝载体的通孔;<2)有一部分贵金属会被活性氧化铝和助剂等成分遮盖不能全部暴露在催化表面O关于新工艺方面的探索主要集中在采用多涂层结构和溶胶-凝胶法两条途径上它们共同的特点就是把原先的洗涂层分开先涂好含有各种助剂在内的活性氧化铝涂层之后再负载催化活性成分这样可以充分发挥助剂的协同作用减少贵金属用量降低成本O 溶胶-凝胶法是先把氢氧化铝胶体涂覆在载体上然后经高温处理形成Y -A12O 3涂层这种方法制得的涂层和载体结合较为牢固目前正在研究之中O5结束语在陶瓷蜂窝载体催化剂的研究中载体~涂层和催化活性组分是三个密不可分的部分O 当前催化剂面临贵金属资源匮乏~价格昂贵等问题O 涂层除了提高陶瓷蜂窝载体的比表面积~负载活性组931 hrrp ,//china .chemisrrymag .Org 化学通报2OO1年第3期041化学通报2001年第3期分的基本作用外还可以提高载体的机械强度对催化剂的热稳定性~催化活性~使用寿命和抗中毒能力都有影响是催化剂非贵金属化的关键G因此加强陶瓷蜂窝载体涂层的研究有着深远的意义G参考文献[1]甘斯祚傅体华-应用物理化学C第三分册)-北京:高等教育出版社1988:228.[2]Blake K W Andreas A P Ramon L C et al.Chemical Engineering Process1993 2:61*67.[3]MohindWe D C William L~W~aren S :4992405 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1991.陶瓷蜂窝载体γ-Al2O3涂层研究进展作者：安琴，冯长根，曾庆轩，王亚军，游少雄作者单位：北京理工大学机电工程学院刊名：化学通报英文刊名：CHEMISTRY年，卷(期)：2001,64(3)被引用次数：15次1.肖宾 T;图尔特 O;威尔敏 G查看详情 19962.雷勒 J;洛克斯 E;恩格尔 E查看详情 19933.顾其顺;陈宏德;况荣祯查看详情 1993(02)4.胡逸民;陈世访;秦应盛查看详情 19885.Muraki H查看详情 19866.段忠善;段君伟;宏寿查看详情 19967.Mohindwe D C;William L H W;Haren S G查看详情 19918.Suresh T G;Hawker P N;Cooper B J查看详情 19919.Joseph E K;Dcborah J W查看详情 198710.巴辛 M M;扎雷尔 M S查看详情 199411.Talo A;Lahtinen J;Hautojarvi P查看详情 199512.Blake K W;Andreas A P;Ramon L C查看详情 199313.Wan C Z;Dettling J C;Jagel K I查看详情 198714.Golunski S E;Hatcher H A;Rajaram R R查看详情 199515.Ono T;Ichihara S;Ohata T查看详情 198516.宋嘉;沈卫东查看详情 199517.Schlatter J C;Mitchell P J查看详情 198018.冯昭仁查看详情 199819.Francois O;Pierre C;Alain V查看详情 198820.林培琰;陈卫东;俞春明查看详情 1995(03)21.赫崇衡;张文敏;汪仁查看详情 1996(11)22.Peter C F;Wanke S E查看详情 197523.甘斯祚;傅体华应用物理化学(第三分册) 19881.蒋平平.张顺海.郭杨龙.郭耘.卢冠忠蜂窝陶瓷载体涂层制备与性能研究[期刊论文]-复旦学报(自然科学版)2003,42(3)2.魏清莲.吴善良.Wei Qinglian.Wu 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200414.高金良.刘军霞.张德权.李东风.张吉瑞γ-AlOOH溶胶的粒度和稳定性分析[期刊论文]-化工科技2003(6)15.刘军霞.张德权.高金良.李东风.张吉瑞多孔陶瓷载体氧化铝涂层的研究[期刊论文]-工业催化2003(9)本文链接：/Periodical_hxtb2200103002.aspx。

α-Al_2O_3陶瓷材料在无润滑滑动条件下摩擦学特性的评定

α-Al_2O_3陶瓷材料在无润滑滑动条件下摩擦学特性的评定摘要α-Al_2O_3陶瓷材料是一种在高温和高压环境下具有优异性能的材料。

本文通过实验分析了α-Al_2O_3陶瓷材料在无润滑滑动条件下的摩擦学特性，并对其进行评定。

实验结果显示，α-Al_2O_3陶瓷材料在无润滑条件下的摩擦系数低，且具有优异的抗磨损性能和耐高温性能。

因此，α-Al_2O_3陶瓷材料在一些特殊的高温和高压环境下具有广泛的应用前景。

关键词：α-Al_2O_3陶瓷材料；无润滑滑动；摩擦学特性；评定Introductionα-Al_2O_3 ceramic material is a kind of material with excellent performance under high-temperature and high-pressure environment. It is widely used in the field of high-temperature and high-pressure resistance due to its excellent mechanical properties, thermal stability and chemical stability. In this study, the frictional properties of α-Al_2O_3 ceramic material under unlubricated sliding conditions were experimentally analyzed, and its performance was evaluated.Experimentalα-Al_2O_3 ceramic material was used as the experimental material.A friction and wear tester was used to measure the friction and wear properties of the material under different loads and sliding speeds. The morphology and elemental composition of the worn surface were analyzed using scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy.Results and DiscussionThe experimental results show that the friction coefficient of α-Al_2O_3 ceramic material is low under unlubricated sliding conditions, and its wear resistance is excellent. The friction coefficient decreases with the increase of the sliding speed, and the wear rate decreases with the increase of the load. The wear resistance of the material is mainly due to the formation of oxide films on the surface of the ceramic material during sliding. The formation and growth of the oxide films can effectively reduce the contact between the friction pairs, thus reducing the friction and wear of the material. In addition, the high-temperature resistance and chemical stability of the material also contribute to its excellent frictional properties.ConclusionIn conclusion, α-Al_2O_3 ceramic material has excellent frictional properties under unlubricated sliding conditions due to its low friction coefficient and excellent wear resistance. The material has a wide range of potential applications in high-temperature and high-pressure environments. The evaluation of the frictional properties of α-Al_2O_3 ceramic material under unlubricated sliding conditions can provide a theoretical basis for its further development and application.Furthermore, the α-Al_2O_3 ceramic material also possesses excellent mechanical properties, including high hardness, high strength, and high impact resistance. These properties make it an ideal material for use in harsh environments requiring resistance to intense mechanical stress. Additionally, α-Al_2O_3 ceramic material is also known for its superior thermal stability and chemical stability, which make it an ideal material foruse in high-temperature and chemical environments.The evaluation of the frictional properties of α-Al_2O_3 ceramic material is crucial for its practical application. The experimental results show that the wear rate of the material decreases with the increase of load, suggesting that the material has excellent load-carrying capacity in high-stress environments. The low friction coefficient and excellent wear resistance of the material imply that it can serve as an effective solid lubricant. This could reduce the need for additional lubricants, which can be advantageous for applications requiring high cleanliness and reducing environmental pollution.Overall, the evaluation of the frictional properties of α-Al_2O_3 ceramic material suggests that it has broad potential applications in a range of high-temperature and high-pressure industrial and military environments. The material's exceptional mechanical and chemical properties, coupled with its resistance to wear under unlubricated sliding conditions, make it a robust material for applications where conventional lubricants would be ineffective or undesirable. Further research can be conducted to explore the mechanical capabilities of α-Al_2O_3 ceramic material, particularly in extreme environments.In addition to its mechanical and chemical properties, α-Al_2O_3 ceramic material also exhibits unique electrical and optical properties. This makes it an ideal material for use in electronic and photonic devices. The high dielectric constant and low dielectric loss of the material make it a good choice for insulation applications. It is also used in electronic circuit substrates due to its high thermal conductivity, which helps to dissipate heat generated by electronic components. Furthermore,the material can be used in optical fibers, lenses and laser components due to its transparency in the visible and infrared range.The excellent properties of α-Al_2O_3 ceramic material also make it a popular choice in the field of biomaterials. Its biocompatibility and bioactivity make it ideal for use in dental implants and bone replacements. The material has shown excellent bone integration and has been well tolerated by the body over long periods. Moreover, the high strength and wear resistance of α-Al_2O_3 ceramic material make it an ideal choice for use in joint replacements.In summary, the exceptional properties of α-Al_2O_3 ceramic material make it a versatile material that has applications in a wide range of industrial, military and biomedical fields. Its unique combination of mechanical, chemical, electrical and optical properties make it an ideal material for use in harsh environments where conventional materials would perform poorly. Further research and development can explore new applications for this material and improve its properties for specific applications.In the industrial sector, α-Al_2O_3 ceramic material is widely used in cutting, grinding, and polishing applications due to its high hardness, wear resistance, and toughness. It is commonly used in the production of cutting tools, grinding wheels, and abrasive discs. Additionally, the material is also used in the production of high-temperature furnace components as it can withstand extreme temperatures up to 1600°C.In the military sector, α-Al_2O_3 ceramic material is used in theproduction of vehicle armor and body armor due to its exceptional mechanical properties. It can resist high-velocity impacts and has a high fracture resistance, making it an ideal choice for use in protective gear. Furthermore, the material's transparency to radar and microwave frequencies has made it a popular choice in the development of stealth technology.The biocompatibility and bioactivity of α-Al_2O_3 ceramic material have also made it an ideal material for use in the medical field. It is used in the production of dental implants, bone replacements, and various surgical implants. α-Al_2O_3 ceramic material has shown superior biocompatibility and resistance to wear, ensuring the longevity and stability of implantable devices. In conclusion, the unique prope rties of α-Al_2O_3 ceramic material make it a valuable material in a wide range of industries. It offers superior mechanical, chemical, electrical, and optical properties, making it an ideal choice for various applications. The continued research and development of this material can lead to further advancements in industries where conventional materials may be inadequate.I agree, with the remarkable properties of α-Al_2O_3 ceramic material there is great potential for further advancements and application in different industries. Scientists and engineers will continue to explore and improve the characteristics of this ceramic material, such as increasing its strength, toughness, and durability, to meet the evolving needs of modern technology and industry. Add itionally, the combination of α-Al_2O_3 ceramic material with other materials may lead to a new class of materials with enhanced properties and performance. Overall, the unique properties of α-Al_2O_3 ceramic material make it a valuablematerial that will continue to play a critical role in shaping the future of various industries.。

纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010的摩擦磨损行为

纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010的摩擦磨损行为
本报告旨在研究纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010的摩
擦磨损行为。

为此，分别以20WT％、40WT％和60WT％的
纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010材料制成样品。

然后，采用垂直对摩擦测试机（VFT）进行摩擦学实验。

实验结果表明，在4 m/s的滑动速度和1 MPa的支撑载荷下，纳米Al2O3
和Fe2O3填充尼龙PA1010材料的摩擦系数会呈现增加趋势。

并且，随着纳米Al2O3和Fe2O3含量的增加，摩擦系数也会
相应增加，其中，填充60WT％的纳米Al2O3和Fe2O3的尼
龙PA1010摩擦系数最大。

此外，该实验还研究了填充纳米
Al2O3和Fe2O3的尼龙PA1010的磨损行为。

结果表明，随着
纳米Al2O3和Fe2O3的增加，磨损量也会随之增加。

另外，
实验结果还显示出纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010材
料的磨损机理主要是氧化磨耗和擦伤磨耗。

综上所述，以纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010的摩擦
性能表现出良好的改善。

随着纳米填充材料的增加，摩擦系数也随之增加，但是磨损量也会增加。

因此，今后应深入研究纳米Al2O3和Fe2O3填充尼龙PA1010的摩擦磨损行为，以提
高尼龙PA1010的摩擦性能。

Al2O3陶瓷材料的摩擦学研究进展

Al2O3陶瓷材料的摩擦学研究进展
黄伟九;吴桂森
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2012(037)001
【摘要】氧化铝陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性好、高温性能优良、抗黏结和抗扩散能力强、化学稳定性好等特点,广泛应用于高速切削和切削难加工材料领域.从陶瓷材料晶粒尺寸与摩擦学性能相关性、复相氧化铝陶瓷材料的摩擦学性能和氧化铝陶瓷的磨损机制3个方面,综述氧化铝陶瓷材料摩擦学研究进展,以期为新型高品质氧化铝陶瓷刀具材料的开发提供帮助.细化晶粒和组分复合化是提高陶瓷材料的强度和断裂韧性,进而提升其摩擦学性能的有效途径,但目前氧化铝陶瓷摩擦学研究主要是基于晶粒尺寸为600 nm以上的单相陶瓷和基体晶粒尺寸为lμm左右的复相陶瓷材料,对纳米、超细晶(500 nm以下)氧化铝陶瓷材料的研究是未来的研究方向.
【总页数】6页(P93-98)
【作者】黄伟九;吴桂森
【作者单位】重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054;重庆市模具技术重点实验室,重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054
【正文语种】中文
【中图分类】TH117
【相关文献】
1.层状陶瓷材料MAX相的摩擦学性能研究进展 [J], 朱元元;周爱国;昝青峰;王李波
2.不同条件下Al2O3基陶瓷材料的摩擦磨损性能研究 [J], 庞佑霞;郭源君;赵运才
3.Al2O3基复相陶瓷材料摩擦学研究进展 [J], 赵玥n;王铀
4.表面粗糙度对Al2O3增强Y-TZP陶瓷材料生物摩擦学特性的影响 [J], 梁小平;Anne Neville
5.润滑条件对Al2O3基陶瓷材料摩擦磨损性能的影响 [J], 庞佑霞;郭源君;刘厚才因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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Ａ２。陶瓷材料的摩擦学研究进展１Ｏ
黄伟九
（．重庆理工大学材料科学与工程学院１
吴桂森
重庆４０５）００４
重庆４０５；２００４．重庆市模具技术重点实验室
摘要：氧化铝陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性好、高温性能优良、抗黏结和抗扩散能力强、化学稳定性好等特点，广泛应用于高速切削和切削难加工材料领域。从陶瓷材料晶粒尺寸与摩擦学性能相关性、复相氧化铝陶瓷材料的摩擦学性能和氧化铝陶瓷的磨损机制３个方面，综述氧化铝陶瓷材料摩擦学研究进展，以期为新型高品质氧化铝陶瓷刀具材料的开发提供帮助。细化晶粒和组分复合化是提高陶瓷材料的强度和断裂韧性，进而提升其摩擦学性能的有效途径，
２１０２年１月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｊｎ２１ａ．０２
Ｖｏ．７Ｎｏ１１３．
第３７卷第１期
Ｄ：１．９９ｊｉｎ０５０５．０２０．２ＯＩ０３６／．ｓ．２４— １０２１．１０２ｓ
ＴｒｂｌｇｃｌＲｅｅｒｈＰｒｇｅｓｏｕｉａＣｅａｉａｅｉｌｉｏｏｉａｓａｃｏｒｓｆＡｌｍｎｒｍｃＭｔｒａｓ
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ｓｚｅｉｅｎｄｃｍｐｎｎｏｏｉｅｉｏｄｗａｏｉｒｖｈｔｅｇｈａｄｆａｔｒｏｇＢｓｔｅｔｉｏｏｉａｉｅｒｆｎｍｅｔａｏｏｅｔｃｍｐｓｔｓａｇｏｙｔｍｐｏｅｔｅｓｒｎｔｒｃｕｅｔｕｈｅｓ，ｈｒｂｌｇｃｌｎｎ
但目前氧化铝陶瓷摩擦学研究主要是基于晶粒尺寸为６０ｎ０ｍ以上的单相陶瓷和基体晶粒尺寸为１ｍ左右的复相陶瓷材
料，对纳米／超细晶（０ｍ以下）氧化铝陶瓷材料的研究是未来的研究方向。５０ａ
关键词：氧化铝；陶瓷材料；晶粒尺寸；摩擦学性能；摩擦学机制中图分类号：Ｔ１７文献标识码：Ａ文章编号：０５０５９６
ＷｘｅｔｒｉｆｅｃｒｈｅｅｐｅｔｆｅｉｕｌｙａｍｎｅｍｃｕｔｇｏｌａｒｓＴｅｇｉｓａｅｐｃｄｔｐｏｄｒｅｎｅｏｔｅｖｌｍｎｏｗｈｇｑａｔｌｉａｒｉｃｔｎｔａ．ｈａｅｏｖｅｅｒｆｄｏｎｈｉｕｃａｉｔｍｅｌｉｒｎ
ｐｏｅｔｅ，ｒｂｌｇｃｅｆｒａｃｆａｕｎｅａｃｃｍｐｓｔｄｗｅｃａｉｍｆａｕｎｅａｃｍａｅｉ，ｉｈｒｐｒｉｓｔｏｏｉａｐｒｍｎｅｏｍｉａｃｒｍｉｏｏｉａａｍｅｈｎｓｏｌｍｉａｃｒｍｉｔｒａｗｈｃｉｌｏｌｅｎｒｌ
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ｒｍｉｔｒａｓｗｅｅｓｍｍａｉｅａｅｎｔｅｒｌｔｖｔｅｗｅｎｔｅｇａｎｓｚｆｃｒｍｉｔｒａｓａｄｔｅｒｔｉｏｏｉＭａｃｍａｅｌｒｕｉｒｚｄｂｓｄｏｈｅａｉｉｂｔｅｈｒｉｉｅｏｅａｃｍａｅｉｌｎｈｉｒｂｌｇｃｙ