Ti3SiC2納米材料及其銅基復(fù)合材料的制備及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、Ti3SiC2具有良好的電導(dǎo)率,較低的密度,它們既有與金屬相似的良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性、相對柔軟、可塑性好以及優(yōu)越的可加工性,又有與陶瓷材料相近的物理化學(xué)性能,低密度、高熔點、抗氧化、高熱穩(wěn)定及耐磨性能。由于Ti3SiC2獨特的性質(zhì),使其非常適合用作滑動電接觸材料。但市場上的滑動電接觸材料中,炭滑板的電阻率較大、強度不足、承載能力和耐磨性差;浸金屬滑板的制備工藝復(fù)雜,造價高;傳統(tǒng)粉末冶金受電弓滑板的摩擦系數(shù)大,磨耗嚴重。因此,改進Ti3Si

2、C2的合成工藝、提高其合成純度并促進其工業(yè)化生產(chǎn),對開發(fā)新型高性能的電接觸材料具有重要的理論意義和使用價值。
　　 本文通過無壓燒結(jié)法合成純度較高的粉體Ti3SiC2,并使用Ti3SiC2、NbSe2作為增強相,通過粉末冶金法制備了Cu-Ti3SiC2-NbSe2復(fù)合材料,探索了新型電接觸復(fù)合材料的配比和摩擦性能之間的關(guān)系。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)通過優(yōu)化混合方式將Ti、Si、石墨和Al等粉末按照一定配比混合后,

3、在1420℃氬氣保護下,采用無壓燒結(jié)合成了Ti3SiC2粉末。用XRD和SEM分別分析了樣品中的相成分、微觀形貌,計算得出其質(zhì)量百分含量,高達96.7%,研究了混合方式、原料的配比對合成Ti3SiC2的影響;討論了燒結(jié)工藝中降溫速率對Ti3SiC2微觀形貌的影響,六方Ti3SiC2晶體的生長機理。本工藝原料混合簡單有效,得到的產(chǎn)品純度高,因而有助于實現(xiàn)Ti3SiC2粉末的批量生產(chǎn)。
　　 (2)采用粉末冶金法將Ti3SiC2、六

4、方片狀的納米NbSe2、與銅粉制成了Cu-Ti3SiC2-NbSe2復(fù)合材料,采用SEM手段表征表面形貌,并測試了其電學(xué),力學(xué)等物理性能;測試Cu-Ti3SiC2-NbSe2復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能,并對其摩擦磨損性能進行了研究,結(jié)果表明:
　　 1)采用固相反應(yīng)法,制備出納米級的六方片層狀的NbSe2。其尺寸大小非常均勻,分散性很好,純度很高,僅有微量的Nb2O5雜質(zhì)。
　　 2)根據(jù)實驗結(jié)果得出Cu-Ti3SiC2-Nb