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

【摘要】：近年來高技術工業(yè)的發(fā)展對在更大溫度范圍使用的低磨損率、低摩擦系數或適當而穩(wěn)定摩擦系數的新型材料有很大需求,超過50種熱力學穩(wěn)定物相的納米層狀結構的MAX相陶瓷近年來受到越來越多的關注。在空氣環(huán)境中進行滑動摩擦,MAX相陶瓷(如TiAlC2、Ti3SiC2等)所表現出的A位自生成氧化物薄膜對其摩擦學特性的支配性作用已在本課題組前期工作中得到證實。本論文主要研制具有優(yōu)異性能和摩擦學表面自適應的Ti3Al1.2-xSnxC2(x=0～1)固溶體,通過調節(jié)Ti3Al(Sn)C2中Al和Sn的含量來調節(jié)摩擦氧化物薄膜的組成和物理形態(tài),從而調控該體系材料的摩擦學特性。 本文以Ti粉、Al粉、Sn粉和TiC粉為原料,采用真空無壓燒結(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(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(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��；晶格參數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固溶體材料表現出明顯的增強效應。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%,彎曲強度分別增加至560MPa和620MPa,比Ti3AlC2的彎曲強度(-370MPa)分別增加51%和67%。Ti3Al(Sn)C2固溶體具有如此好的力學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的晶粒屈曲、分層、彎折帶形成和裂紋偏轉等現象有關。 Ti3Al(Sn)C2固溶體對低碳鋼干滑動摩擦時,表現出良好的摩擦學特性;Sn的加入使得該材料體系摩擦系數可調,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,摩擦系數在0.13～0.46范圍內可調,而磨損率在1.3～7.9×10-6mm3/N·m范圍內變化,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,摩擦系數增加,在30m/s滑動速度下,在20-80N的載荷范圍內,Ti3AlC2的摩擦系數為0.13～0.16,加入0.2Sn和0.4Sn后,摩擦系數分別在0.26～0.30之間和0.30～0.33之間變化。 Ti3Al(Sn)C2固溶體可調的摩擦系數和優(yōu)良的耐磨特性主要歸因于在摩擦過程中,其表面形成了一層摩擦自適應的氧化物薄膜。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特性。在實驗條件下,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