任书芳
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孟军虎
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吕晋军
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杨生荣
材料导报
MN+1AXN相是一类三元层状化合物,其特殊的价键结构和晶体结构使其同时具备了金属和陶瓷的优异性能.然而其摩擦学性能受多种因素影响,例如滑动速率、载荷、温度、偶件种类等.常温较低滑动速率下,其摩擦学性能较差,较高的摩擦系数和磨损率源于多晶态MN+1AXN中MN+1AXN晶粒的断裂和脱落,并且多数情况下伴随着材料的转移与粘附.而在较高的滑动速率或者较高的温度下,MN+1AXN也能表现出较优异的摩擦学特性,这主要是因为摩擦过程中其表面生成了光滑致密的氧化物润滑薄膜.这层氧化物薄膜起到了减摩抗磨作用.综述了目前MN+1AXN相及其复合材料摩擦学方面的研究,提出了使MN+1AXN相在宽温度范围具有优异摩擦磨损性能的方法.
关键词:
MN+1AXN相
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氧化物薄膜
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摩擦磨损
党文涛
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任书芳
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周健松
材料开发与应用
采用放电等离子烧结技术制备了Ti3SiC2-Ag复合材料,研究了其在室温下与Si3N4、Al2 O3、SiC等摩擦配副对摩时的摩擦磨损性能,并与纯Ti3 SiC2材料在相同摩擦配副条件下的摩擦磨损性能进行了对比.运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对磨损表面的形貌组织和元素价态等进行了表征分析,并探讨了摩擦磨损机理.结果表明:摩擦配副材料的不同对Ti3 SiC2-Ag复合材料的摩擦磨损行为有显著影响,Ti3SiC2-Ag复合材料与SiC和Si3N4对摩时,磨损率均较低,尽管存在晶粒拔出等机械磨损,但TiO2和SiOx等摩擦氧化膜的形成有效地抑制了晶粒拔出并起到了减摩作用;Ti3 SiC2-Ag复合材料与Al2 O3对摩时磨损率则较高,以脆性断裂、晶粒拔出为主的机械磨损是该摩擦副的主要磨损机制.Ti3SiC2材料与Si3N4和Al2 O3对摩时,包含脆性断裂、晶粒拔出、脱落以及磨粒磨损在内的机械磨损是其主要的磨损机制;Ti3 SiC2材料与SiC对摩时,磨损表面的塑性变形和氧化膜起到了抑制晶粒拔出的作用,使得Ti3 SiC2的磨损率相对较低.
关键词:
Ti3SiC2-Ag复合材料
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摩擦磨损性能
,
摩擦配副
郑乙
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党文涛
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任书芳
材料开发与应用
利用粉末冶金/放电等离子烧结技术制备了添加Mo、Cu、Ag和Nb的Ti3SiC2基复合材料,并察了Ti3SiC2/Mo、Ti3SiC2/Cu、Ti3SiC2/Ag和Ti3SiC2/Nb复合材料的相态组成和摩擦学性能.研究表明,金属相的添加会造成Ti3SiC2基体不程度的分解,生成TiC、Si和钛硅化合物,其中Mo和Cu与Ti3SiC2中化学反应活性较高的Si生成Mo5Si3、(Ti0.8Mo0.2)Si2、MoSi2和Cu3Si等,而Ag和Nb未发生反应,在复合物中以金属单质相存在;四种复合物的摩擦学性能均优于纯Ti3SiC2,其中Ti3SiC2/Ag和Ti3SiC2/Nb复合物的抗磨损性能较好;晶粒拔出脱落造成的磨粒磨损是纯Ti3SiC2及其复合材料的主要磨损机制,复合材料中TiC及金属硅化物等硬质相在摩擦过程中定扎了周围的Ti3SiC2软基体,抑制了摩擦过程中晶粒的拔出脱落,但多物相并存又使得复合物晶间结合强度降低,导致磨损率提高;复合物中金属单质Ag和Nb的存在起到了一定程度的晶间强化作用;材料转移也是造成复合物磨损率高的一个原因.
关键词:
Ti3SiC2-金属复合材料
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摩擦学行为
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磨粒磨损
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放电等离子烧结
