Ti3SiC2-NiCr材料的制備及摩擦性能研究.pdf

1、陶瓷材料合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,且具有抗高溫氧化性和耐腐蝕性能,是理想的基體材料。而Ti3SiC2是一種新型結(jié)構(gòu)的陶瓷材料而受到廣泛的關(guān)注,它集金屬和陶瓷的優(yōu)良性能于一身,如低密度、高熔點、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、高彈性模量、高斷裂韌性、耐氧化、耐熱震、易加工等。更有意義的是它具有超低的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的自潤滑性能,對于Ni-20Cr是一種有效的陶瓷增強相。因此在基體中引入一部分Ti3SiC2,可以起到彌散強化的作用,使材料具有更加優(yōu)異的性

2、能。
　　 本文在合成高純度Ti3SiC2粉末的基礎(chǔ)上,采用真空無壓燒結(jié)和SPS燒結(jié)制備得到Ti3SiC2/NiCr材料。對材料的致密度、硬度和摩擦磨損性能等進(jìn)行測試,并利用XRD、SEM、EDS對材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析。
　　 真空燒結(jié)的Ti3SiC2/NiCr材料其致密度均在90％左右,而硬度則隨著Ti3SiC2含量的增加而增大。當(dāng)Ti3SiC2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時,材料硬度為194HV1。燒結(jié)時材料中的Ti

3、3SiC2發(fā)生分解生成了TiC,而Si可能固溶進(jìn)NiCr合金使得NiCr的衍射峰向左偏移,且Ti3SiC2含量越高,偏移程度越大。對Ti3SiC2與NiCr合金的結(jié)合界面進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)存在明顯的過渡層,但其組成結(jié)構(gòu)與形成機(jī)制有待進(jìn)一步研究。材料摩擦系數(shù)隨載荷和滑動速度的增大而減小,而磨損率則隨它們增大而增大。隨著Ti3SiC2含量的增加,材料摩擦系數(shù)變化各異,而磨損率則減小,對其磨損機(jī)制進(jìn)行了探討。
　　 相比真空燒結(jié),SPS燒

4、結(jié)得到Ti3SiC2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的Ti3SiC2/NiCr材料致密度和硬度有了很大的提高。在1000℃下SPS燒結(jié)的材料致密度大于98%,硬度達(dá)到848HV1。燒結(jié)時材料中的Ti3SiC2同樣發(fā)生了分解生成了TiC,而Si可能固溶進(jìn)NiCr合金使其衍射峰向左偏移,且溫度越高,偏移程度越大。摩擦系數(shù)隨著載荷和滑動速度的增大而減小,而磨損率則隨它們的增大而增大。不同載荷下,材料均出現(xiàn)犁溝和剝落行為,而在不同滑動速度下,材料的磨損形式由犁