機械加工法制備陶瓷彈簧及其力學性能研究.pdf

1、彈簧作為最常用的機械基礎元件之一，由于其具有高抗震性、低能量損失以及很好的彈性而廣泛應用于密封、儲能元件等各類機械裝置中。制備彈簧元件最常用的材料為金屬或者合金材料，但是其在650℃以上使用時，便會失效。隨著超高音速飛行器的發(fā)展，研發(fā)一種耐高溫、耐腐蝕、耐氧化的彈簧成為非常急切的需求。
　　本研究以亞微米級的Y-TZP(氧化釔穩(wěn)定的四方多晶氧化鋯)粉體為原料，首先通過凝膠注模工藝制得筒狀坯體，經由合適的溫度處理后得到缺陷較少、性能

2、較佳的圓筒，再將圓筒機械加工獲得陶瓷彈簧。本實驗重點是探究最佳的凝膠注模工藝參數以及加工工藝參數，并對陶瓷彈簧的室溫、高溫性能進行評價，主要包括不同溫度下的壓縮-回彈特性，壓縮-位移曲線以及室溫、高溫斷裂機理等內容，實驗表明：漿料的粘度受分散劑含量、固相含量、球磨時間等因素影響；對于制備圓筒坯體而言，引發(fā)劑—催化劑凝膠法較引發(fā)劑—加熱凝膠法更易制備出形貌較好、表面無缺陷的樣品；催化劑濃度為20％時，材料體積收縮率、密度、氣孔率、抗彎強度

3、等基本性能為最佳狀態(tài)，催化劑濃度對材料硬度、韌性、可加工性等有一定影響，但作用不明顯；綜合考慮材料的強度、硬度、以及可加工性等因素，選取1500℃下圓筒燒結體作為機械加工的基體，此時，氧化鋯以四方相形式存在，具有應力誘導相變增韌的效果；室溫下，矩形截面彈簧的壓縮-位移曲線符合胡克定律，彈簧常數為75.2 N/mm，變形量可達10%，且陶瓷彈簧循環(huán)特性穩(wěn)定良好，能量損失極小可忽略，回彈率為100%；循環(huán)曲線中能量損失與溫度成正比，彈簧常數