不同纯度Ti3SiC2的摩擦磨损行为

利用盘块式高速摩擦试验机,在滑动速度为20 m/s、法向载荷范围为0.2～0.8 MPa的条件下,试验研究了高纯度钛硅碳Ti3SiC2材料及含碳化钛TiC的Ti3SiC2材料的摩擦与磨损行为.两种材料的摩擦系数随着压力的增大都呈现出先增加后平缓减小的趋势,高纯度Ti3SiC2材料的磨损率随着压力的增加呈减小趋势,而含TiC的Ti3SiC2材料的磨损率随着压力增加呈先减小后增加的趋势.扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)的观察和分析结果表明,在Ti3SiC2的摩擦表面有摩擦生成氧化层的存在.该氧化层具有降低摩擦系数和磨损率的自润滑作用.     

纳米SiC含量对Ti3SiC2/Al复合材料摩擦磨损特性的影响

采用SPS方法制备出SiC和Ti3SiC2双相增强Al基复合材料,并在MM-200型摩擦磨损实验机上进行干摩擦试验。研究了不同含量SiC对Ti3SiC2/Al复合材料组织及耐磨性的影响,结果表明,颗粒体积分数及磨损载荷对复合材料摩擦磨损特性有显著影响。复合材料具有良好的摩擦磨损性能,烧结温度为550℃,SiC的体积分数从0.5%上升到2%时,复合材料的摩擦系数从0.34降到0.285,降低16.2%。烧结温度为400℃,SiC的体积分数从0.5%上升到2%时,复合材料的磨损量从0.0079降到0.0039,降低50.63%。     

粉末冶金制备Ti3SiC2的研究进展

兼有金属和陶瓷性能的Ti3SiC2是一种三元层状碳化物材料,既有象陶瓷那样的高温性能,又有类似金属的导热性和导电性,应用前景十分广阔。机械合金化和反应烧结是制备Ti3SiC2的重要方法。文中介绍了Ti3SiC2结构、性能,以及制备Ti3SiC2的一些粉末冶金方法。     

机械合金化改善反应合成Ti3SiC2的条件

为改善Ti3SiC2的合成条件，利用机械合金化的方法处理原料粉末，并与通常采用的原始粉末直接混合粉末进行比较分析。结果表明，机械合金化有助于合成Ti3SiC2。根据DTA曲线确定合理的烧结工艺，对合成产物进行的XRD、断口的SEM以及EDAX分析，进一步证实了机械合金化粉末可以在较低的温度下(温度降低25℃)、较短的时间(时间缩短20％)内通过反应合成得到Ti3SiC2。     

Ti3SiC2/TiC复合材料的制备及力学性能研究

弓网系统中,各种类型的受电弓滑板承担着传输电能的重要功能,其严酷的工作条件对受电弓滑板材料的性能提出了非常苛刻的要求。目前最主要的受电弓滑板有：粉末冶金滑板,纯碳滑板和浸金属碳滑板。其中碳滑板材料性能较好但价格昂贵,粉末冶金滑板材料价格便宜,但性能明显逊于前者。Ti3SiC2/TiC是一种兼具陶瓷与金属性质的新型材料,与碳滑板材料相比,其电阻率低,且具有良好的抗氧化性和自润滑减摩性,因此Ti3SiC2/TiC将可能成为一种工艺简单、成本更低、而性能则更高的新型受电弓滑板材料。本研究以Si、Ti和C为原料,利用熔渗反应烧结技术制备出Ti3SiC2/TiC复合材料,研究结果表明,制备样品的弯曲强度与硬度分别达到 423MPa~564MPa 和169~249HB。同时,本文对Ti3SiC2/TiC复合材料的断裂机理进行了研究。     

Ti-Si-C三元机械合金化粉末热压制备Ti3SiC2

针对原有Ti3SiC2的制备方法存在烧结温度高、工艺控制困难的问题,以Ti、Si、C三元粉末为原料,分别采用普通混料和机械合金化对原料粉末进行混合,对混合后的粉末进行XRD、TEM和DTA分析,从而确定合成Ti3SiC2的真空热压工艺,并对经热压制备的材料进行组织结构分析。结果表明：机械合金化能降低合成Ti3SiC2的反应温度,使合成Ti3SiC2的过程更加充分,热压后的烧结体组织更加均匀,几乎没有成分偏析。     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

高纯Ti3SiC2块体的热压原位合成及性能研究

以Ti、Si和石墨粉为原料,以少量的Al为反应助剂,用反应热压(HP)工艺在1 450 ℃和25MPa下2 h制得纯度为97%、相对密度为98.45%、粒度为5～10 μm的Ti3SiC2多晶块体.其弯曲强度为407 MPa、室温电阻率为0.22×10-6 Ω·m、维氏硬度为3.97 GPa.与Barsoum和Ei-Raghy在1 600 ℃和40 MPa下烧结4 h获得的样品相比,本样品显示了较低的弯曲强度,基本相同的纯度、电阻率和硬度.     

不同压力下Ti3SiC2陶瓷的干摩擦磨损性能研究

采用反应烧结技术制备了Ti3SiC2陶瓷.利用环盘摩擦磨损试验机,研究了压力(载荷)对反应烧结Ti3SiC2陶瓷的干摩擦磨损性能的影响.试验在环盘摩擦试验机上进行,以低碳钢为对摩体,温度为25℃,相对湿度为23%~25%,滑动时间为0.5 h,滑动速度为0.5 m/s,法向压力为20~60 N.试验结果表明:随着压力的增大,Ti3SiC2陶瓷的干摩擦因数和磨损率均呈现先增加后降低趋势,干摩擦因数正压力为30 N时最大,而磨损量则在压力为40 N时最大.利用扫描电镜分析了压力对Ti3SiC2陶瓷的干摩擦磨损性能的影响,探讨了其摩擦磨损机理:当压力较小时,磨损以磨损表面发生流变和Ti3SiC2粒子脱落造成的磨粒磨损为主;当压力超过40 N时,则以氧化膜的轻微划痕和轻微黏着磨损为主.     

熔渗法制备Ti_3SiC_2材料及性能影响因素

采用熔渗反应烧结技术制备了Ti3SiC2材料,并对影响制备材料性能的因素进行了分析.研究结果表明:在熔渗温度为1500℃、熔渗高度为6mm时,最佳熔渗保温时间应为30min;随着制备试样中Ti3SiC2相的逐渐增多,材料的抗弯性能明显提高;随着试验压力的增加,Ti3SiC2材料的摩擦因数和磨损率均呈现先增加后减小的趋势,在试验压力为30N时摩擦因数最大,压力为40N时磨损率最大;摩擦表面连续氧化膜的生成有助于减轻Ti3SiC2材料的磨损.     

Ti2AlN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究

以TiH₂、AlN粉为原料,采用等离子体活化烧结技术制备出单相Ti₂AlN块体材料.通过对烧结过程中不同反应温度下产物的物相分析及显微结构观察,研究了Ti₂AlN的形成过程.结果表明:在700℃以下,TiH₂完成脱氢过程;当温度超过700℃后,AlN向脱氢后的Ti粉中扩散,并先后出现Ti₃Al、TiN、Ti₃AlN及TiAl等中间相;随着反应不断进行,中间相逐渐向Ti₂AlN相转变,从而在1200℃下保温5min获得了具有明显片层结构的单相Ti₂AlN陶瓷.对此单相Ti₂AlN陶瓷进行了压痕行为研究,结果表明低硬度以及压痕区内晶粒的微开裂是Ti₂AlN陶瓷具有良好可加工性的根本原因.     

三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究

以三维网络SiC陶瓷/Fe-Cu合金复合材料作为静片、三维网络SiC陶瓷/40Cr复合材料作为动片,研究了法向载荷、摩擦时间和pv值对该材料体系摩擦因数的影响以及摩擦次数对静片磨损量的影响,并采用金相显微镜观察了复合材料的显微结构和磨损表面形貌,分析了材料的摩擦磨损性能和磨损机理.结果表明:该摩擦副的稳定摩擦因数在0.33~0.35之间,摩擦过程中材料的磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主,材料表面摩擦形成的氧化层硬度较高,是该材料耐磨性能优良的主要原因.