Ti3SiC2-NiCr材料的制備及摩擦性能研究.pdf

1、陶瓷材料合金具有優(yōu)異的高溫力學性能,且具有抗高溫氧化性和耐腐蝕性能,是理想的基體材料。而Ti3SiC2是一種新型結構的陶瓷材料而受到廣泛的關注,它集金屬和陶瓷的優(yōu)良性能于一身,如低密度、高熔點、良好的導電導熱性、高彈性模量、高斷裂韌性、耐氧化、耐熱震、易加工等。更有意義的是它具有超低的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的自潤滑性能,對于Ni-20Cr是一種有效的陶瓷增強相。因此在基體中引入一部分Ti3SiC2,可以起到彌散強化的作用,使材料具有更加優(yōu)異的性

2、能。
　　 本文在合成高純度Ti3SiC2粉末的基礎上,采用真空無壓燒結和SPS燒結制備得到Ti3SiC2/NiCr材料。對材料的致密度、硬度和摩擦磨損性能等進行測試,并利用XRD、SEM、EDS對材料的組成、結構和性能進行了分析。
　　 真空燒結的Ti3SiC2/NiCr材料其致密度均在90％左右,而硬度則隨著Ti3SiC2含量的增加而增大。當Ti3SiC2質量分數(shù)為20%時,材料硬度為194HV1。燒結時材料中的Ti

3、3SiC2發(fā)生分解生成了TiC,而Si可能固溶進NiCr合金使得NiCr的衍射峰向左偏移,且Ti3SiC2含量越高,偏移程度越大。對Ti3SiC2與NiCr合金的結合界面進行分析,發(fā)現(xiàn)存在明顯的過渡層,但其組成結構與形成機制有待進一步研究。材料摩擦系數(shù)隨載荷和滑動速度的增大而減小,而磨損率則隨它們增大而增大。隨著Ti3SiC2含量的增加,材料摩擦系數(shù)變化各異,而磨損率則減小,對其磨損機制進行了探討。
　　 相比真空燒結,SPS燒

4、結得到Ti3SiC2質量分數(shù)為20%的Ti3SiC2/NiCr材料致密度和硬度有了很大的提高。在1000℃下SPS燒結的材料致密度大于98%,硬度達到848HV1。燒結時材料中的Ti3SiC2同樣發(fā)生了分解生成了TiC,而Si可能固溶進NiCr合金使其衍射峰向左偏移,且溫度越高,偏移程度越大。摩擦系數(shù)隨著載荷和滑動速度的增大而減小,而磨損率則隨它們的增大而增大。不同載荷下,材料均出現(xiàn)犁溝和剝落行為,而在不同滑動速度下,材料的磨損形式由犁