氧化铝结构陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨损、抗氧化和耐腐蚀等诸多优异性能,作为机械运动部件能够满足某些苛刻环境下的特殊应用需求。但是,陶瓷作为摩擦学材料也有其缺点,突出问题是在干摩擦条件下的高摩擦磨损和本征脆性带来的低可靠性,极大地限制了其在摩擦学领域的应用。在陶瓷基体中复合石墨润滑剂可有效改善陶瓷材料的摩擦学性能。 但是,固体润滑相的引入往往会形成相间界面缺陷,严重破坏陶瓷相的连续性,以致陶瓷材料强度和硬度等机械性能下降,从而大幅降低其抗裂纹破坏能力和应用可靠性。通过仿照自然界贝壳珍珠层“砖-泥”层叠结构,对自润滑复合陶瓷材料进行仿生层状结构设计,可解决常规陶瓷润滑材料中力学性能和摩擦学性能间的矛盾,实现陶瓷材料力学性能和润滑功能的统一。基于该设计理念,我们前期成功制备出了兼具优异力学性能和自润滑性能的Al2O3/Graphite层状复合材料。优化后的Al2O3/Graphite层状复合材料展现出非脆性断裂特征,并且当Al2O3层和石墨层的厚度分别为212和56 μm时,Al2O3/Graphite层状复合材料与Al2O3球配副的摩擦系数可降低至0.31. 但是,Al2O3/Graphite层状复合材料受到石墨润滑相使用温度范围的限制,使其不能够满足高温下的应用要求。

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