第36卷第3期 北京科技大学学报 Vol.36 No.3 2014年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2014 锰方硼石的摩擦性能 龚立丽，曹林四，贾成厂，梁 栋 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:lincaoustb@sina.com 摘要为了开拓锰方硼石的应用，将选矿之后粉末状锰方硼石进行高能球磨处理，得到尺寸小于10μm的粉末颗粒，采用放 电等离子烧结，将得到的粉末颗粒制备成圆片状样品。使用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对粉末状锰方硼石和摩擦片样品 进行表征，证实该样品为斜方晶系的M,B,O:Cl.用WTM一ZE可控气氛微型摩擦试验仪测试锰方硼石样品的摩擦性能，其摩 擦因数范围为0.2-0.6，磨损量小，为1×109cm3.N1m左右，表明锰方硼石在摩擦材料填料领域有应用前景. 关键词锰方硼石：放电等离子烧结：球磨：摩擦：磨损 分类号P578.93:TH117.1 Friction properties of chambersite GONG Li-i,CAO Lin,JIA Cheng-chang,LIANG Dong School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:lincaoustb@sina.com ABSTRACT To exploit the application of chambersite,original chambersite powders after mineral beneficiation were ball-milled into powders with the average particle size less than 10 um by using a high energy ball mill.The milled powders were processed into disk- shaped samples by spark plasma sintering (SPS).X-tay diffraction (XRD)and scanning electron microscopy (SEM)were utilized to characterize the structure,shape and size of the samples,and a controlled atmosphere micro friction tester was used to investigate the friction properties of the samples.It is shown that the samples belong to orthorhombic Mn B,OCl,the friction coefficient is from 0.2 to 0.6,and the wear loss is about 1x10cmNm,which let chambersite have a good prospect of application in the field of friction materials packing. KEY WORDS chambersite:spark plasma sintering:ball milling:friction:wear 锰方硼石是一种罕见的无水氯硼酸盐矿物. 氏硬度为7，熔点为1070℃，密度为3.48g°cm-3), 1957年发现于美国得克萨斯州钱伯斯(Chambers) 若将其作为高硬度填料同应用在摩擦材料方面，有 地区，1962年Honea和Beck确定其化学式为 望在改善制品的摩擦性能方面有重大突破.但是， Mn,B,O1:Cl,并以产地命名为Chambersite,后来在路 这种天然矿石在摩擦材料方面的应用，国内外还没 易斯安那州也曾发现.70年代初，我国在蓟县首次 有深入的研究.因此，研究天然锰方硼石的摩擦性 发现了大规模的锰方硼石矿床四. 能及其应用前景将具有十分重要而深远的意义回. 锰方硼石是一种具有较大分子的特殊而重要的 矿物.据前人初步研究得知：该矿物的矿渣除可作 1实验部分 为促进植物生长的激素外，在电视机显像管内利用 1.1摩擦片样品制备 它，可增强其寿命回.另外，前苏联已将这种矿物应 本实验使用的锰方硼石为经过选矿（天津蓟 用在宇航玻璃上·根据锰方硼石的物理性质回（莫 县)之后得到的锰方硼石粉体. 收稿日期：2012-12-14 基金项目：天津蓟县锰方硼石利用研究项目(1212011120272) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.03.012:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 3 期 2014 年 3 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 3 Mar． 2014 锰方硼石的摩擦性能 龚立丽，曹 林，贾成厂，梁 栋 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: lincaoustb@ sina． com 摘 要 为了开拓锰方硼石的应用，将选矿之后粉末状锰方硼石进行高能球磨处理，得到尺寸小于 10 μm 的粉末颗粒，采用放 电等离子烧结，将得到的粉末颗粒制备成圆片状样品． 使用 X 射线衍射仪和扫描电子显微镜对粉末状锰方硼石和摩擦片样品 进行表征，证实该样品为斜方晶系的 Mn3B7O13Cl． 用 WTM--ZE 可控气氛微型摩擦试验仪测试锰方硼石样品的摩擦性能，其摩 擦因数范围为 0. 2 ～ 0. 6，磨损量小，为 1 × 10 － 9 cm3 ·N － 1·m － 1左右，表明锰方硼石在摩擦材料填料领域有应用前景． 关键词 锰方硼石; 放电等离子烧结; 球磨; 摩擦; 磨损 分类号 P 578. 93; TH 117. 1 Friction properties of chambersite GONG Li-li，CAO Lin ，JIA Cheng-chang，LIANG Dong School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: lincaoustb@ sina． com ABSTＲACT To exploit the application of chambersite，original chambersite powders after mineral beneficiation were ball-milled into powders with the average particle size less than 10 μm by using a high energy ball mill． The milled powders were processed into disk￾shaped samples by spark plasma sintering ( SPS) ． X-ray diffraction ( XＲD) and scanning electron microscopy ( SEM) were utilized to characterize the structure，shape and size of the samples，and a controlled atmosphere micro friction tester was used to investigate the friction properties of the samples． It is shown that the samples belong to orthorhombic Mn3B7O13Cl，the friction coefficient is from 0. 2 to 0. 6，and the wear loss is about 1 × 10 － 9 cm3 ·N － 1·m － 1，which let chambersite have a good prospect of application in the field of friction materials packing． KEY WOＲDS chambersite; spark plasma sintering; ball milling; friction; wear 收稿日期: 2012--12--14 基金项目: 天津蓟县锰方硼石利用研究项目( 1212011120272) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 03． 012; http: / /journals． ustb． edu． cn 锰方硼石是一种罕见的无水氯硼酸盐矿物． 1957 年发现于美国得克萨斯州钱伯斯( Chambers) 地区，1962 年 Honea 和 Beck 确定其化学式为 Mn3B7O13Cl，并以产地命名为 Chambersite，后来在路 易斯安那州也曾发现． 70 年代初，我国在蓟县首次 发现了大规模的锰方硼石矿床［1］． 锰方硼石是一种具有较大分子的特殊而重要的 矿物． 据前人初步研究得知: 该矿物的矿渣除可作 为促进植物生长的激素外，在电视机显像管内利用 它，可增强其寿命［2］． 另外，前苏联已将这种矿物应 用在宇航玻璃上． 根据锰方硼石的物理性质［2］( 莫 氏硬度为 7，熔点为 1070 ℃，密度为 3. 48 g·cm － 3 ) ， 若将其作为高硬度填料［3］应用在摩擦材料方面，有 望在改善制品的摩擦性能方面有重大突破． 但是， 这种天然矿石在摩擦材料方面的应用，国内外还没 有深入的研究． 因此，研究天然锰方硼石的摩擦性 能及其应用前景将具有十分重要而深远的意义［2］． 1 实验部分 1. 1 摩擦片样品制备 本实验使用的锰方硼石为经过选矿( 天津蓟 县) 之后得到的锰方硼石粉体．