钛铝碳增强铝基复合材料的制备与摩擦学性能研究

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1、中文摘要摘要：随着材料科学的迅速发展，铝基复合材料的应用范围越来越广泛，对其性能的要求也越来越高。Ti2A1C陶瓷材料兼有金属和陶瓷的独特性能，因此作为增强相制备复合材料是当前国内外研究的热点。本论文主要探索了Ti2A1C／A1复，合材料的制备工艺，物理性能及摩擦学性能。●研究内容包括：(1)制备高纯的Ti2A1C粉体材料。(2)研究体积含量从10％~60％的Ti2AIC粉和舢粉无压烧结块体的制备工艺。(3)利用XRD、SEM等分析手段和技术，对材料的组织和微观结构进行分析和观察，进行密度、电阻率、强度等力学、电学性能

2、测试及分析。(／1)利用摩擦试验机对材料的摩擦学性能进行研究和分析。研究结果表明：以Sn作为Ti2A1C的合成反应助剂，可有效地抑制合成产物中TiC等杂质相的生成，在此基础上，采用常压高温煅烧方法可合成高纯度Ti2A1C粉体材料。以Ti2AlC粉体和舢粉为原料，在650～750℃范围内保温30rain无压烧结，可得到Ti2AIC／A1复合材料。在Ti2A1C／A1复合材料的制备中，Ti2A1C完全分解，主要生成了灿3Ti、TiC等化合物。Ti2AIC／AI复合材料的弯曲强度平均值在79．67MPa-296．5MPa之间

3、，随着Ti2A1C体积含量的增加，复合材料的强度下降，同时随着烧结温度升高，材料的强度有所提高。复合材料的电阻率平均值在0．0431x．O-mq)．779．Q·m之间，有较低的电阻率。密度在2．609／em3到3．089／cm3之间，可见，用比重小的砧制备Ti2AIC／A1复合材料，其密度比Ti2AIC陶瓷材料明显减小。Ti2A1C／A1复合材料表现出良好的摩擦磨损特性。摩擦系数呈现随法向载荷和速度的增大而减小的趋势；磨损率随速度的增大而减小，随法向载荷增大而增大。摩擦表面存在的具有良好润滑作用的自生成氧化薄膜是影响T

4、i2AIC／A1复合材料具有较小的摩擦系数和磨损率的重要因素，其在摩擦过程中呈熔融状态。关键词：Ti2A1C／A1复合材料；制备；物理性能；摩擦学性能分类号：ABSTRACTABSTRACT：Withtherapiddevelopmentofmaterialscience，theapplicationfieldofAl··matrixisgettingmorewidelyandtherequestofgeneralpropertiestoAI·-matrixisgettinghigherandhigher．Duetoh

5、avethespecialpropertiesofbothmetalandceramics，Ti2AIChasbecamethehotspotofresearchinlandandoverseasasthewildphase．Thisworkmainlystudiesthepreparation,physicalpropertiesandtribologicalperformanceofTi2A1C／AIcomposites．Themissionsofthisworkarc-1)Tofabricatehighpurit

6、yof7I'i2A1Cpowder．2)Tostudythefabricationof(1O,-60v01．％)Ti2AIC／A1compositebulksbyapressurelesscalciningtechnic．3)UsingthetechnologiesofXRD，SEM，EDSetc．tocharacterthecompositionandmicrostructureofthematerialandtestingthephysicalproperties．4)Usingthetechnologiesoff

7、iictiontestingmachintoanalysisandresearchtribologicalpropertiesofmaterialsTheresultsshowthat：UsingSn嬲additivescalleffectivelyinhibitthegeneratingofTiCphaseandotherimpuritiesinthesynthesizingprocessofTi2A1C．Basedonthistechnique，thenearlypureTi2A1Cproductscallbere

8、liablyobtained，inlargescale，byapressurelesscalciningtechnic．Also，thecompactTi2A[C／AIcompositeCallbeobtainedbypressurelesssinteringtheproperratiosofA1andTi2A1Cpowdersa