多組元鈦鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料及其摩擦學(xué)研究.pdf

1、液體潤(rùn)滑劑在高溫下容易失效，潤(rùn)滑涂層壽命有限，而固體自潤(rùn)滑復(fù)合材料不僅在極端工況下具有優(yōu)秀的摩擦學(xué)性能，而且由于自我修復(fù)能力擁有較長(zhǎng)的使用壽命，成為摩擦學(xué)的一個(gè)熱門研究領(lǐng)域。
　　由于單一的潤(rùn)滑劑很難在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑效果，因此對(duì)兩種或兩種以上潤(rùn)滑劑協(xié)同潤(rùn)滑的研究十分必要。本論文首次以TiAl合金為基體，通過(guò)添加復(fù)合潤(rùn)滑組元 Ag、Ti3SiC2和 BaF2/CaF2共晶體（ATBC）制備出新型的TiAl基自潤(rùn)滑材料。含復(fù)

2、合潤(rùn)滑組元ATBC的TiAl基自潤(rùn)滑材料在室溫（RT）-600℃的摩擦磨損性能被研究。研究結(jié)果表明由于Ag、Ti3SiC2和BaF2/CaF2共晶體的協(xié)同潤(rùn)滑作用，該TiAl基自潤(rùn)滑材料在所有測(cè)試溫度范圍內(nèi)都具有優(yōu)秀的摩擦學(xué)性能。
　　以前的研究中，通常通過(guò)在基體中添加固體潤(rùn)滑劑來(lái)制備自潤(rùn)滑復(fù)合材料。當(dāng)潤(rùn)滑劑含量較低時(shí)，復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的改善不明顯，當(dāng)潤(rùn)滑劑含量較高時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)明顯降低。在基體中添加有效的增強(qiáng)相，將會(huì)

3、是提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐磨性能的一種有效方法。本論文選擇 TiB2來(lái)提高TiAl-12Ag自潤(rùn)滑復(fù)合材料的強(qiáng)度。研究了含潤(rùn)滑劑 Ag和增強(qiáng)相 TiB2的 TiAl基自潤(rùn)滑材料在RT到600℃的摩擦磨損性能。結(jié)果顯示復(fù)合材料的耐磨性得到了明顯的提高。
　　TiAl-12Ag-5TiB2復(fù)合材料在不同工況條件（載荷、滑動(dòng)速度和不同摩擦副材料）下的摩擦學(xué)性能被研究。復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能依賴于工況條件，在一定載荷范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)隨著載荷的

4、增加而降低，磨損率隨著載荷的增加而增大；在一定滑動(dòng)速度范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)和磨損率隨著滑動(dòng)速度的升高而降低；相對(duì)于Al2O3和WC-6Co，以Si3N4為摩擦副時(shí)，TiAl-12Ag-5TiB2自潤(rùn)滑復(fù)合材料表現(xiàn)出了最優(yōu)良的摩擦磨損性能。
　　自潤(rùn)滑復(fù)合材料優(yōu)秀的摩擦學(xué)性能歸因于磨痕表面理想的摩擦層的形成。本文研究了TiAl-12Ag-5TiB2復(fù)合材料摩擦層形成和作用機(jī)理。當(dāng)載荷為12N時(shí)，由潤(rùn)滑膜、機(jī)械混合層和塑性變形層組成的摩擦