Ti2SnC-ZA27復(fù)合材料的制備及摩擦磨損性能研究.pdf

1、鋅鋁合金具有良好的力學(xué)性能、良好的摩擦磨損特性、較低的原材料成本;三元層狀化合物Ti2SnC綜合了金屬與陶瓷的優(yōu)異性能，可作為一種新型顆粒增強(qiáng)相用于強(qiáng)化鋅鋁合金，制備出性能更優(yōu)的復(fù)合材料。本研究采用不同工藝制備了不同組分的Ti2SnC/ZA27復(fù)合材料，對(duì)材料的密度、硬度、抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和摩擦磨損性能等進(jìn)行了測(cè)試，并利用XRD、SEM、EDS等手段對(duì)材料的組成與微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以Ti粉、Sn粉和

2、石墨粉為原料制備Ti2SnC粉體時(shí)，燒結(jié)溫度和升溫速率均會(huì)對(duì)Ti2SnC純度產(chǎn)生影響。真空條件下，將摩爾比為Ti∶ Sn∶C=2∶0.9∶0.85的混合原料以5℃/min的速率升溫至1260℃并保溫2h所合成的Ti2SnC粉體純度最高。⑵Ti2SnC/ZA27復(fù)合材料的性能受到增強(qiáng)相含量影響。在燒結(jié)溫度為870℃，保溫時(shí)間1h，加壓壓力30MPa的條件下，隨著增強(qiáng)相Ti2SnC含量增加，復(fù)合材料的硬度提高，40vol％Ti2SnC/ZA

3、27復(fù)合材料的硬度最高，達(dá)1.21GPa;復(fù)合材料的相對(duì)密度隨增強(qiáng)相含量的提高而下降，10vo％Ti2SnC/ZA27復(fù)合材料的相對(duì)密度最大，為94.9％，與ZA27合金基體相近;復(fù)合材料的力學(xué)性能隨增強(qiáng)相含量的增加先增大后減小，30vol％Ti2SnC/ZA27復(fù)合材料擁有最佳的抗拉強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度，分別為308MPa和509MPa。⑶Ti2SnC/ZA27復(fù)合材料的性能受到燒結(jié)溫度的影響。在無(wú)壓燒結(jié)工藝下，30vol％Ti2SnC/Z

4、A27復(fù)合材料的相對(duì)密度、硬度、抗拉強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度均隨燒結(jié)溫度的升高而增加，在燒結(jié)溫度為870℃時(shí)復(fù)合材料的力學(xué)性能最高，其相對(duì)密度為90.9％，維氏硬度為804MPa，抗拉強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度分別為262MPa和361MPa。進(jìn)一步提高燒結(jié)溫度將導(dǎo)致Zn的大量揮發(fā)。⑷在ZA27基體中添加Ti2SnC增強(qiáng)顆粒，能夠有效提高材料的耐磨性，降低摩擦系數(shù)。在Ti2SnC含量為10～30vol.％范圍內(nèi)，隨著增強(qiáng)相含量的增加，復(fù)合材料的摩擦磨損性能不