h-BN形状对Si3N4基复合陶瓷的高温摩擦学性能影响研究

来源：机械工程学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：蔺鹏宇, 李涛, 宋俊杰, 毛宇, 章子怡, 游鑫, 胡丽天, 张永胜

单位：1. 中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料全国重点实验室 兰州 730000;2. 西北工业大学凝固技术全国重点实验室 西安 710072;3. 山东烟台先进材料与绿色制造实验室 烟台 264006

摘要：采用热压烧结技术制备出了Si3N4/h-BN自润滑复合材料，并探究了不同形状六方氮化硼对Si3N4/h-BN自润滑复合材料相结构、微观组织、力学性能与高温摩擦性能的影响规律。结果表明：相比于片状六方氮化硼，球状六方氮化硼促进三维连续结构氮化硅基体的形成，使其抗弯强度((369±15.6) MPa)和断裂韧性((5.3±0.78) MPa·m1/2)均提高了8%左右。在高温摩擦过程中，磨粒磨损和脆性断裂被认为是Si3N4/h-BN自润滑复合材料的主要磨损机制。当三维结构复合材料(由球状六方氮化硼制备)在800 ℃下与氮化硅对摩副摩擦时，具有高承载能力的连续氮化硅基体以及自润滑、高热稳定性的致密连续摩擦层的形成，使其比均质结构复合材料(由片状六方氮化硼制备)的摩擦系数降低约23%，磨损率降低近一个数量级。

关键词：Si3N4/h-BN自润滑复合材料,三维连续结构,高温,减摩抗磨；

基金资助：国家自然科学基金(52375215)和中国科学院青年创新促进会(2022428)资助项目。