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现今,学者在摩擦学领域针对Si3N4-hBN(氮化硅基六方氮化硼)复合陶瓷的摩擦磨损性能的研究日益增多,但研究结果却莫衷一是,且大量研究集中在载荷或速度对其摩擦性能的影响,关于温度和相对湿度对其影响的研究甚少。本论文为国家自然科学基金项目(51405278)一部分,旨在研究相对湿度及温度对Si3N4-hBN复合陶瓷的摩擦学特性的影响。分析不同温度及相对湿度时摩擦化学反应过程及表面膜成分,讨论hBN含量和环境因素对其摩擦性能的影响。本文采用MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机对Si3N4-hBN复合陶瓷销与奥氏体不锈钢盘配副进行摩擦磨损试验,研究不同湿度(30%RH、60%RH及90%RH)和温度(25℃、50℃及150℃)Si3N4-hBN的摩擦学行为。试验条件为速度0.87m·s-1,磨程1000m,载荷ION, hBN体积含量从0%增加到30%。采用SEM和EDS分析摩擦副的摩擦表面形貌及物质组成；使用LSM对Si3N4-hBN与不锈钢摩擦副的表面轮廓及粗糙度进行分析；采用XPS对摩擦面元素进行化学价态分析。研究结果表明：(1)湿度对Si3N4-hBN复合陶瓷与不锈钢配副时摩擦性能影响较大,在60%RH时,Si3N4-10%hBN与不锈钢配副的摩擦因数极小,达到不可思议的0.03。在30%RH时,氮化硅基陶瓷与不锈钢配副摩擦因数维持在0.27-0.41之间,销的磨损率在10-5mm3·N-1m-1的数量级上；随着相对湿度增加到90%RH,摩擦因数较60%RH略有上升,维持在0.14-0.26之间,销磨损率与30%RH时持平。(2)Si3N4-10%hBN与不锈钢摩擦副在60%RH时其摩擦性能表现极好,对其磨损机理进行分析主要为摩擦化学磨损,水分子的存在增加了磨屑发生化学反应的可能,避免了磨粒磨损的产生。摩擦表面的Fe、B、Si发生氧化和水解,形成含B2O3、H3BO3和Si02的膜可以有效的减少陶瓷／金属的直接接触,从而减低摩擦因数减少磨损量,固体润滑剂hBN减摩效果明显。(3)温度对Si3N4-hBN复合陶瓷与不锈钢配副时摩擦性能影响亦较大。在25℃下,Si3N4-hBN复合陶瓷配副不锈钢时摩擦因数维持在0.27-0.41之间,销的磨损率在10-5mm3·N-1m-1数量级上；随着温度的升高,Si3N4·hBN复合陶瓷试样与奥氏体不锈钢配副时摩擦因数呈现先上升后下降的趋势,在温度为50℃时,其摩擦学性能整体表现不好,摩擦因数平均值为0.404,最大值为Si3N4-0%hBN配副不锈钢时的0.87,磨损率为7.1×10-4mm3·N-1m-1;温度在150℃时,陶瓷的摩擦学性能随着固体润滑剂hBN含量的增加逐渐变好,在Si3N4配副不锈钢时摩擦因数最大为0.72,而最小为Si3N4-20%hBN配副不锈钢,仅为0.13,磨损率都在10-5mm3·N-1m-1数量级上,说明在较高温度下固体润滑剂hBN的减摩作用明显。(4) Si3N4-20%hBN与不锈钢摩擦副在150℃时摩擦性能表现良好,磨损机理主要是以化学磨损为主。销试样表面光滑平整,无明显磨粒产生,且产生均匀平整的摩擦化学反应膜。部分磨屑发生化学反应并附着摩擦表面,有效的改善了Si3N4-hBN陶瓷复合材料摩擦学性能。同时,由于摩擦化学产物Si02的硬度较Si3N4低,其在较高温度下具有较大的塑性变形能力,能使磨损中颗粒的脆性断裂减少,导致磨损由磨粒磨损的程度被削弱,从而使磨损降低。(5)对Si3N4-hBN配副不锈钢摩擦表面发生的摩擦化学反应进行分析,通过热力学原理,计算出在摩擦表面发生的摩擦化学反应方程式的Gibbs自由能,结果显示Si3N4-hBN配副不锈钢表面发生的摩擦化学反应在在25℃和150℃时都为负值,证实了表面摩擦化学反应会自发的进行,同时生成SiO2、B2O3和H3B03利于摩擦的进行。