Ti2SnC-ZA27復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相用于強化鋅鋁合金，制備出性能更優(yōu)的復合材料。本研究采用不同工藝制備了不同組分的Ti2SnC/ZA27復合材料，對材料的密度、硬度、抗彎強度、抗拉強度和摩擦磨損性能等進行了測試，并利用XRD、SEM、EDS等手段對材料的組成與微觀結(jié)構(gòu)進行了分析。
　　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，燒結(jié)溫度和升溫速率均會對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復合材料的性能受到增強相含量影響。在燒結(jié)溫度為870℃，保溫時間1h，加壓壓力30MPa的條件下，隨著增強相Ti2SnC含量增加，復合材料的硬度提高，40vol％Ti2SnC/ZA

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

4、A27復合材料的相對密度、硬度、抗拉強度與抗彎強度均隨燒結(jié)溫度的升高而增加，在燒結(jié)溫度為870℃時復合材料的力學性能最高，其相對密度為90.9％，維氏硬度為804MPa，抗拉強度與抗彎強度分別為262MPa和361MPa。進一步提高燒結(jié)溫度將導致Zn的大量揮發(fā)。⑷在ZA27基體中添加Ti2SnC增強顆粒，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)，隨著增強相含量的增加，復合材料的摩擦磨損性能不