【摘 要】
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铁基复合材料在工业领域被广泛的应用,随后陶瓷增强铁基复合材料的研究拓宽了这一领域,但在探究Ti3Si C2-TiC0.4-Fe基复合材料性能的基础上,发现其存在力学性能较差,磨损率较高等问题。因此为了改善以上问题,获得一种耐磨的陶瓷增强铁基复合材料,在此选用了在同一工艺条件下比Ti3Si C2具有更优异性能的Ti3AlC2增强相,从而制备出Ti3AlC2-TiC0.4-Fe基复合材料,并测试分析其
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铁基复合材料在工业领域被广泛的应用,随后陶瓷增强铁基复合材料的研究拓宽了这一领域,但在探究Ti3Si C2-TiC0.4-Fe基复合材料性能的基础上,发现其存在力学性能较差,磨损率较高等问题。因此为了改善以上问题,获得一种耐磨的陶瓷增强铁基复合材料,在此选用了在同一工艺条件下比Ti3Si C2具有更优异性能的Ti3AlC2增强相,从而制备出Ti3AlC2-TiC0.4-Fe基复合材料,并测试分析其抗折、压缩、硬度等力学性能、热力学性能以及室温、500℃条件下的摩擦系数和磨损率,对复合材料烧结体及摩擦磨损表面的显微结构进行分析,总结了非原位合成和原位合成这两种工艺参数下制备的Fe基复合材料摩擦磨损机理。（1）以Ti3AlC2颗粒、TiC0.4粉和Fe合金粉作为原料,探究非原位工艺参数包括烧结温度、Ti3AlC2-TiC0.4含量及比例、混料方式对Fe基复合材料综合性能的影响。研究发现烧结温度在1100℃、Ti3AlC2-TiC0.4含量为65 wt.%、Ti3AlC2:TiC0.4比例在2:1、混料方式为机械混料2 h时的Fe基复合材料综合性能优异。此时该复合材料的致密度为95.4%,维氏硬度为1008 HV,抗折强度和室温抗压强度分别为189 MPa和655 MPa,室温和500℃测试温度下的摩擦系数分别为0.52和0.45,磨损率分别为4.5×10-9mm~3/（N·m）和7.4×10-9mm~3/（N·m）,结合Fe基复合材料的室温和500℃摩擦磨损表面结构分析,由于复合材料特殊的层状形貌以及磨损表面生成的氧化物润滑膜使得其在室温至500℃具有良好润滑性能。同时复合材料的室温磨损形式为轻微黏着磨损,500℃时的磨损形式则为犁沟磨损和黏着磨损。（2）以Ti3AlC2颗粒、Ti粉、TiC粉和Fe合金粉作为原料,选择优化后的非原位制备Ti3AlC2-TiC0.4-Fe基复合材料的工艺参数,探究原位合成的TiCx对Fe基复合材料综合性能的影响。结合物相分析发现存在TiCx物相,此时该复合材料的致密度为95.7%,维氏硬度为1057 HV,室温摩擦系数和磨损率分别为0.61和2.2×10-8mm~3/（N·m）,结合Fe基复合材料的室温摩擦磨损表面结构分析,其室温磨损形式为黏着磨损。（3）以Ti3AlC2颗粒、TiC0.4粉、Fe粉、Cu粉、Cr粉和Ni粉作为原料,选择优化后的非原位制备Ti3AlC2-TiC0.4-Fe基复合材料的工艺参数,探究原位合成的Fe合金对Fe基复合材料综合性能的影响。结合物相分析发现存在Fe-Ni-Cr物相,此时该复合材料的致密度为95.6%,维氏硬度为1021 HV,室温摩擦系数和磨损率分别为0.51和1.5×10-8mm~3/（N·m）。结合Fe基复合材料的室温摩擦磨损表面结构分析,其室温磨损形式为轻微黏着磨损。
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