Ti3AlC2材料的電弧燒蝕及載流摩擦磨損性能研究.pdf

1、Ti3AlC2陶瓷材料是新型三元層狀化合物中的典型代表，它結(jié)構(gòu)的特殊性決定了其具有類似于金屬與陶瓷材料的雙重特性，例如良好的抗氧化性能和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能，材料科學(xué)家更關(guān)注的是其因?yàn)樽陨淼淖詽櫥远哂械膬?yōu)異摩擦磨損性能，期待碳鋁鈦材料可以在傳統(tǒng)摩擦磨損研究學(xué)界開啟一個新的領(lǐng)域。本文采用自蔓延高溫法成功的合成出高純度的塊體碳鋁鈦陶瓷材料，并研究原料的配比對生成物質(zhì)相組成的影響，然后對其進(jìn)行三個磨損類試驗(yàn)：在真空電擊穿設(shè)備上對Ti3AlC2材料

2、進(jìn)行電弧燒蝕試驗(yàn)，分析Ti3AlC2百分含量對其耐電壓強(qiáng)度、截流值和燃弧時間的影響；在HT-1000型高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上研究不同載荷和轉(zhuǎn)速下Ti3A1C2材料的摩擦磨損性能，討論了Ti3AlC2材料在干摩擦條件下的磨損機(jī)理；最后在HST-100型高速載流銷一盤式摩擦試驗(yàn)機(jī)對Ti3AlC2材料進(jìn)行載流摩擦磨損試驗(yàn)，分析三因素(電流、轉(zhuǎn)速、載荷)對Ti3AlC2材料載流磨損機(jī)理的影響。利用XRD和EDS觀察分析碳鋁鈦材料斷口、燒蝕表面和摩

3、擦表面形貌。本文主要得到以下的結(jié)論：
　　(1)以碳化鈦、鈦、鋁、石墨等粉末為原料，采用自蔓延高溫反應(yīng)成功的制備出高純度的塊體碳鋁鈦材料，其純度可達(dá)96.76％，可得合成反應(yīng)的最佳摩爾配比為0.5：2：2：1。
　　(2)當(dāng)Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28％時，Ti3AlC2材料經(jīng)過100次電弧燒蝕后，截流值為1.2796A，燃弧時間為1.079×103s，耐電壓強(qiáng)度為1.75×108V/m，相比較截流值較小、燃弧時間長、耐電壓強(qiáng)度高，

4、故抗電弧燒蝕能力較好。
　　(3)固定載荷時，隨著轉(zhuǎn)速的增大，碳鋁鈦材料的摩擦系數(shù)減小，但磨損率增大；固定轉(zhuǎn)速時，隨著載荷的增大，碳鋁鈦材料有著相似的變化規(guī)律。在較小的載荷與轉(zhuǎn)速下，碳鋁鈦材料的磨損主要是磨粒磨損，當(dāng)在較大的載荷與轉(zhuǎn)速下，其磨損主要是粘著磨損。
　　(4)在干摩擦的基礎(chǔ)上增加電流時，干摩擦磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檩d流摩擦磨損。相同載荷和轉(zhuǎn)速時，碳鋁鈦材料的載流的摩擦系數(shù)和磨損率明顯高于非載流時的摩擦系數(shù)和瘩損率，而且隨著電