MXene是一种新型二维层状材料,它是通过选择性刻蚀MAX相(其中M代表过渡金属元素,A代表Ⅲ、Ⅳ主族元素,X代表氮或碳元素)中的A原子层得来的。MXene具有类石墨烯结构和优异的力学、电学、磁学等特性。迄今为止,MAX家族中以Ti3AlC2作为前驱体来制备Ti3C2Tx MXene的研究最多。铝基复合材料是研究最多、应用最广泛的轻金属基复合材料。近年来,采用一维碳纳米管(CNT)和二维石墨烯(GR)增强Al基复合材料成为国际研究热点,复合材料的性能得到不同程度改善。然而,CNT和GR在Al基体中的团聚以及与Al基体的润湿性差是目前需要解决的难点。二维层状Ti3C2Tx自身表面带有大量-OH、-O和-F官能团,与Al基体有良好的润湿性,可提高两者的界面强度,因此有望制备出界面结合强度高的新型Ti3C2Tx/Al复合材料。本文首先研究了 Ti3C2Tx与Al在不同温度范围的化学稳定性。利用差示扫描量热仪、X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对材料的反应、物相组成及微观结构进行了表征。结果表明,当温度高于700℃时,Ti3C2Tx与Al发生反应,生成A13Ti;当温度低于700℃时,Ti3C2Tx和Al基体有良好的相容性。为制备Ti3C2Tx/Al复合材料,探讨了制备工艺(如一步法:热压烧结;二步法:无压烧结+热挤压,或放电等离子烧结+热挤压)和Ti3C2Tx含量对复合材料性能的影响。结果证明,采用二步法制备的复合材料更致密,其强度增幅较大。随着Ti3C2Tx含量的增加,复合材料的硬度和抗拉强度随之提高。当Ti3C2Tx添加3 wt.%时,复合材料的硬度和抗拉强度分别从纯Al的0.3 GPa和98 MPa提高到0.59 GPa和148 MPa,提高幅度分别达到约92%和50%。Ti3C2Tx/Al复合材料和纯A1材料的摩擦磨损对比实验表明,Ti3C2Tx/Al复合材料的摩擦系数由纯Al的0.45降到0.15,表明Ti3C2Tx起到润滑作用,提高了复合材料的摩擦磨损性能。