發(fā)布時間：2018-05-22 10:45

  本文選題：Ti_3Al_(1.2-x)Sn_xC_2(x=0 + 0.2��； 參考：《北京交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來高技術(shù)工業(yè)的發(fā)展對在更大溫度范圍使用的低磨損率、低摩擦系數(shù)或適當(dāng)而穩(wěn)定摩擦系數(shù)的新型材料有很大需求,超過50種熱力學(xué)穩(wěn)定物相的納米層狀結(jié)構(gòu)的MAX相陶瓷近年來受到越來越多的關(guān)注。在空氣環(huán)境中進(jìn)行滑動摩擦,MAX相陶瓷(如TiAlC2、Ti3SiC2等)所表現(xiàn)出的A位自生成氧化物薄膜對其摩擦學(xué)特性的支配性作用已在本課題組前期工作中得到證實(shí)。本論文主要研制具有優(yōu)異性能和摩擦學(xué)表面自適應(yīng)的Ti3Al1.2-xSnxC2(x=0～1)固溶體,通過調(diào)節(jié)Ti3Al(Sn)C2中Al和Sn的含量來調(diào)節(jié)摩擦氧化物薄膜的組成和物理形態(tài),從而調(diào)控該體系材料的摩擦學(xué)特性。 本文以Ti粉、Al粉、Sn粉和TiC粉為原料,采用真空無壓燒結(jié)(1450℃保溫10min,Ar氛圍)的方法合成了高純度Ti3Al1.2-xSnxC2(x=0,0.2,0.4)粉體,之后采用二次熱壓燒結(jié)(1450℃保溫30min,加壓30MPa, Ar氛圍)的方法制備了高純高致密的Ti3Al1.2-xSnxC2(x=0,0.2,0.4)塊體；以Ti粉、Sn粉和石墨粉為原料,采用原位熱壓燒結(jié)(1270℃保溫1h,加壓30MPa,真空氛圍)的方法制備了高純高致密的Ti2SnC陶瓷塊體材料。Ti3Al(Sn)C2固溶體的晶粒呈板狀晶形貌,在相同制備條件下,隨著Sn含量的增加,其晶粒尺寸逐漸減�。痪Ц駞�(shù)α隨Sn含量的增加逐漸增加,而c基本保持不變。 添加Sn后,Ti3Al(Sn)C2固溶體材料表現(xiàn)出明顯的增強(qiáng)效應(yīng)。添加0.2Sn和0.4Sn后,顯微硬度分別增加至3.53GPa和3.51GPa,比Ti3AlC2的顯微硬度(～3.1GPa)增加了約12%,彎曲強(qiáng)度分別增加至560MPa和620MPa,比Ti3AlC2的彎曲強(qiáng)度(-370MPa)分別增加51%和67%。Ti3Al(Sn)C2固溶體具有如此好的力學(xué)特性和良好的抗損傷特性主要與其在變形斷裂過程中出現(xiàn)的晶粒屈曲、分層、彎折帶形成和裂紋偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象有關(guān)。 Ti3Al(Sn)C2固溶體對低碳鋼干滑動摩擦?xí)r,表現(xiàn)出良好的摩擦學(xué)特性;Sn的加入使得該材料體系摩擦系數(shù)可調(diào),并保持良好的耐磨性。在10～30m/s滑動速度和20～80N法向載荷條件下,摩擦系數(shù)在0.13～0.46范圍內(nèi)可調(diào),而磨損率在1.3～7.9×10-6mm3/N·m范圍內(nèi)變化,仍保持在較低水平。隨著滑動速度和法向載荷的增大,Ti3Al(Sn)C2固溶體材料的摩擦系數(shù)逐漸減小并趨于穩(wěn)定,而磨損率略有上升。隨Sn添加量的增加,摩擦系數(shù)增加,在30m/s滑動速度下,在20-80N的載荷范圍內(nèi),Ti3AlC2的摩擦系數(shù)為0.13～0.16,加入0.2Sn和0.4Sn后,摩擦系數(shù)分別在0.26～0.30之間和0.30～0.33之間變化。 Ti3Al(Sn)C2固溶體可調(diào)的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的耐磨特性主要?dú)w因于在摩擦過程中,其表面形成了一層摩擦自適應(yīng)的氧化物薄膜。該氧化物薄膜由Ti、Sn、Al和Fe的氧化物組成,其厚度為0.5-1.5μm。加入不同含量的Sn,使得氧化物薄膜的物相組成和比例不同,這導(dǎo)致摩擦過程中氧化物薄膜的物理形態(tài)也不同,從而影響了材料的摩擦學(xué)特性。在實(shí)驗(yàn)條件下,Ti3AlC2材料的摩擦氧化物薄膜為非晶態(tài),在摩擦過程中呈熔融狀態(tài),因而具有非常小的摩擦系數(shù)和磨損率;而Ti3AlSn0.2C2的摩擦氧化物薄膜為非晶態(tài)和晶態(tài)氧化物的組合,Ti3Al0.8Sn0.4C2的摩擦氧化物薄膜為晶態(tài),在摩擦過程中處于軟化狀態(tài),因而摩擦系數(shù)有所增大而磨損率仍保持較低水平。
[Abstract]:In recent years , the development of high - tech industry has great demand for new materials with low wear rate , low friction coefficient or proper and stable friction coefficient used in larger temperature range , and MAX phase ceramics of nano - layered structure with more than 50 thermodynamic stability phases have been paid more and more attention in recent years . The main research is to develop TiAl1.2 - xSnxC2 ( x = 0 ~ 1 ) solid solution with excellent performance and tribology surface , and adjust the composition and physical form of the friction oxide film by adjusting the content of Al and Sn in Ti3Al ( Sn ) C2 , thus regulating the tribological characteristics of the system material .

In this paper , Ti powder , Al powder , Sn powder and TiC powder were used as raw materials , and high purity TiAl1.2 - xSnxC2 ( x = 0 , 0.2 , 0.4 ) powder was synthesized by vacuum pressure - free sintering ( 1450 鈩，

本文編號：1921745