三元层状陶瓷是一类新型的陶瓷材料,其通式可以写为Mn+1AXn,其中M为过渡族金属元素,A为ⅢA或ⅣA族元素,X为C和/或N,n=1、2、3。三元层状陶瓷由于其独特的晶体结构和键合方式使其具有了陶瓷和金属的诸多优点:既具有陶瓷方面的高模量、高强度、低密度、耐高温、抗氧化性好等；同时又具有金属材料良好的电导、热导、较强的破坏容忍性、抗热震损伤能力以及可加工性等。工程陶瓷在轴承等结构件上已经有了较广泛的应用,由于三元陶瓷的优异的性能,它们可能是陶瓷轴承的好的候选材料。摩擦磨损性能是轴承材料的关键性能指标；但是由于三元层状陶瓷的硬度和剪切强度较低,耐磨性较差,可能限制其在这方面的应用,而三元层状陶瓷的摩擦磨损性能及其改善方法还研究的较少。本文中研究了几种三元陶瓷及其颗粒增强复合材料的干摩擦和水介质中的摩擦磨损性能,讨论了摩擦磨损机理以及第二相对材料的摩擦磨损性能的作用。　　 首先用固液相反应、原位热压的方法制备了一种三元层状陶瓷Ti4AlN3,研究了反应温度、成分配比、反应时间、压力等工艺参数对所制备材料的物相、致密度的影响。另外对反应路径进行了探讨,Ti4AlN3的形成可能通过两个路径:一是通过Ti2AlN的分解,另一个路径是通过富铝的液相和TiN反应形成。制备出的Ti4AlN3材料的致密度可达到理论密度的98％以上,Ti4AlN3的含量可达到95-96％。对制备的材料的进一步的表征证明其具有较高的模量(324GPa)、弯曲强度(472MPa)和韧性(7.5 MPam1/2),但是具有较低的硬度(2.8GPa)。　　 为了进一步提高Ti4AlN3的力学性能,制备了Ti4AlN3/TiN复合材料。TiN的热膨胀系数和模量均与Ti4AlN3匹配,是Ti4AlN3适宜的增强相。本文中研究了TiN含量的不同对材料的显微结构、力学性能和耐磨性的影响。在Ti4AlN3/TiN复合材料中随着TiN含量的增加,Ti4AlN3的晶粒度减小；TiN的颗粒尺寸增加；材料的相对密度随着TiN的增加而减小。材料的强度在TiN含量为20 vol.％时最高,为515 MPa;含10 vol.％TiN的复合材料的断裂韧性最高,为7.21 MPam1/2;而含30 vol.％TiN的复合材料具有最高的硬度(4.6 GPa)和压缩强度(922 MPa)。TiN的加入对材料的软化温度没有影响。由于TiN的引入,材料的耐磨性也有一定的提高。进一步讨论了显微结构和力学性能的关系。　　 研究了一系列三元层状陶瓷在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能,对磨损机理进行了探索。这些材料包括Ti3AlC2、Ti3AlC2/Al2O3、Zr2Al3C4、Zr2Al3.5Si0.5C5、Zr2Al3.5Si0.5C5/SiC、Ti4AlN3和Ti4AlN3/TiN复合材料。在测试条件不变的情况下,三元层状陶瓷及其复合材料的摩擦磨损过程随着磨损距离的增加大多分为两个阶段:初始阶段摩擦系数和磨损率较低；第二阶段摩擦系数和磨损率较高。两个阶段之间的转变是突然发生的,而且转变是不可逆的。本文中研究了不同阶段的摩擦磨损机理,轻微磨损阶段一般是摩擦氧化和犁削；严重磨损阶段主要是黏着和微观断裂。磨损转变的因为是由于轻微磨损阶段表面和亚表面损伤积累造成的。另外,在干摩擦过程中往往发生摩擦氧化反应,本文中用AES、拉曼光谱、透射电镜等工具研究了不同材料的摩擦氧化的机制。摩擦氧化产物的存在,起到了边界润滑的作用,对第一阶段较低的摩擦系数和磨损率有贡献。　　 研究了硬质第二相颗粒对材料的摩擦磨损性能的作用。在干摩擦情况下,单相材料的磨损率较高；硬质第二相的存在可承担载荷,保护基体,减轻黏着,提高材料的耐磨性。但硬质第二相也会通过犁削作用增加对磨副的磨损。　　 研究了几种三元陶瓷材料,包括Ti2AlC、Ti2AlN、Ti3Si(Al)C2、Ti4AlN3和Ti4AlN3-30TiN,在水介质中与不锈钢以及自身对磨的摩擦磨损性能,由于水的冷却作用,减轻了黏着,这些材料磨损率在不同的测试条件下都在10-4-10-5 mm3/m,但摩擦系数较高,在0.4-0.6之间,流体润滑效果不明显。