Ti3SiC2的制备及其摩擦学性能研究

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题名	Ti3SiC2的制备及其摩擦学性能研究
作者	任书芳
学位类别	博士
答辩日期	2010-05-07
授予单位	中国科学院研究生院
导师	杨生荣 ; 吕晋军
关键词	Ti3SiC2 原位反应合成高温摩擦磨损腐蚀摩擦磨损摩擦氧化反应 In-situ reaction synthesis High-temperature Friction and wear Corrosive friction and wear Tribo-oxidation reaction
学位专业	物理化学
中文摘要	Ti3SiC2的特殊晶体结构赋予其金属和陶瓷双重优良性能，使其有望成为新一代的摩擦学材料。本论文利用粉末冶金热压烧结/原位反应制备了高纯致密的Ti3SiC2块体材料，着重考察了环境温度、液体介质和表面改性对其摩擦学性能的影响。以下是主要结果和结论： 1. Ti3SiC2与Ni-Cr合金、Ni-Cr-Ti合金以及Si3N4陶瓷三种对偶材料对摩时，其摩擦学性能随温度的升高而得到改善。Ti3SiC2晶粒断裂与脱落以及材料转移是摩擦系数和磨损率高的主要原因，而高温下摩擦界面的氧化层有效阻止了晶粒断裂与脱落，从而降低了摩擦系数和磨损率。高温热氧化、热氧化溅射Ti膜等表面改性技术均可有效改善Ti3SiC2的力学与摩擦学性能。 2. 尽管蒸馏水和海水有效阻止了材料的转移，但由于摩擦氧化物层的不完整和Ti3SiC2晶粒断裂与脱落，因此Ti3SiC2的摩擦学性能不佳。在硫酸溶液中，Ti3SiC2发生摩擦腐蚀，即选择性刻蚀Ti原子与原位Si原子氧化反应。Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在浓硫酸溶液中有优异的摩擦学性能。 3. Ti3SiC2在醇类中有优异的摩擦学性能，增加羟基数或碳链长度均有利于进一步降低摩擦磨损。乙醇的加入方式和水含量均对Ti3SiC2/Si3N4摩擦副的摩擦学性能有大的影响。 4. Ti3SiC2晶粒断裂与脱落是摩擦界面材料转移、混合、第三体磨粒和高磨损的根源，可通过液体介质、摩擦化学反应膜部分或完全地抑制。
学科主题	摩擦化学与物理
公开日期	2012-11-07
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1689]
专题	兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心
推荐引用方式 GB/T 7714	任书芳. Ti3SiC2的制备及其摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010.