浅议放电等离子烧结Ti_3AlC_2陶瓷结构表征及干摩擦性能-学术

论文导读：导热及热膨胀性能的检测。利用CFT-I型材料表面性能综合测试仪对Ti_3AlC_2块体材料的摩擦学行为进行了探讨。结果表明：放电等离子烧结Ti_3AlC_2陶瓷的优化工艺参数为烧结温度1300℃、烧结压力30MPa、原料配比3:1.05:2，所得产物密度为4.19g/cm3，为其论述密度的98.6%。合成的Ti_3AlC_2陶瓷组织结构致密，晶型发育完好，为板条状结
摘要：本课题以Ti、Al、C粉末为原料，采取放电等离子烧结技术制备了Ti_3AlC_2陶瓷，利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等策略，探讨了烧结温度、烧结压力对摩尔比为Ti:Al:C=3:1:2的产物物相及显微结构的影响，并进行了配比优化探讨。利用Wilson-2000洛氏硬度计、PPMS-9物理性能测试系统、激光导热仪和DIL-402C型热膨胀仪等设备，对烧结产物进行了硬度、导电、导热及热膨胀性能的检测。利用CFT-I型材料表面性能综合测试仪对Ti_3AlC_2块体材料的摩擦学行为进行了探讨。结果表明：放电等离子烧结Ti_3AlC_2陶瓷的优化工艺参数为烧结温度1300℃、烧结压力30MPa、原料配比3:1.05:2，所得产物密度为4.19g/cm3，为其论述密度的98.6%。合成的Ti_3AlC_2陶瓷组织结构致密，晶型发育完好，为板条状结构。透射浅析表明，产物中Ti_3AlC_2晶粒间晶界清晰完好。其平均洛氏硬度为2.07GPa，显微观察显示其具有一定程度的塑性；所得产物的径向电导率为2.78×106S/m，轴向电导率为1.98×106S/m，热导率在200~800℃范围内稳定在25.5W/(m·K)左右，平均线膨胀系数为8.365×10-6K-1。在本论文的摩擦案例范围内，Ti_3AlC_2材料与52100钢球的摩擦系数在0.12~0.51范围内。当滑动速度不变时，摩擦系数随载荷的增大呈先减小后增大的走势，最小值出现在载荷20N、2.0m/s时(f=0.12)；当载荷不变时，摩擦系数随着速度的增大而降低。在低速、小载荷时，试样的质量损失很小，在高速、大载荷条件下磨损率急剧增大，最高为0.09mg/s。在低速、载荷较小时，Ti_3AlC_2材料以磨粒磨损为主，随着载荷和滑动速度的增大，磨损机制逐渐转变为粘着磨损和磨粒磨损共同作用。关键词：Ti_3AlC_2论文放电等离子烧结论文显微结构论文干摩擦论文热导率论文
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Abstract5-7
图目录7-9
表目录9-10
目录10-13
第1章 绪论13-23

1.1 放电等离子烧结技术概述13-14

1.1 放电等离子烧结技术的概念、特点13

1.2 SPS 的机理13-14

1.3 SPS 技术的运用14

1.2 Ti_3AlC_2材料的探讨进展14-21

1.2.1 Ti_3AlC_2的结构特点15-16

1.2.2 Ti_3AlC_2的制备策略16-18

1.2.3 Ti_3AlC_2的性能18-20

1.2.4 Ti_3AlC_2的运用前景20-21

1.3 选题作用及探讨内容21-23

第2章 实验历程及案例23-29

2.1 探讨策略及技术路线23-24

2.2 烧结实验案例24-25

2.1 原料配比24

2.2 烧结设备及参数24-25

2.3 结构表征25-26

2.3.1 密度测量25-26

2.3.2 X 射线衍射仪26

2.3.3 扫描电子显微镜26

2.3.4 透射电子显微镜26

2.4 性能检测案例26-29

2.4.1 硬度检测26

2.4.2 电导率测试26-27

2.4.3 导热系数测试27

2.4.4 热膨胀系数测试27

2.4.5 摩擦磨损性能测试27-29

第3章 SPS 合成 Ti_3AlC_2的结构与性能表征29-46
引言29

3.1 烧结工艺及显微结构探讨29-35

3.

1.1 不同烧结温度合成产物浅析29-32

3.

1.2 不同烧结压力合成产物浅析32-33

3.

1.3 不同原料配比合成产物浅析33-35

3.2 透射电镜浅析35-37

3.3 反应机理探讨37-39

3.4 性能浅析39-44

3.4.1 显微硬度39-40

3.4.2 导电性浅析40-41

3.4.3 热导率测试41-44

3.4.4 热膨胀系数测试44

3.5 本章小结44-46

第4章 SPS 合成 Ti_3AlC_2的干摩擦性能46-60
引言46

4.1 载荷对烧结产物摩擦行为的影响46-53

4.

1.1 载荷对摩擦系数的影响46-48

4.

1.2 载荷对磨损率的影响48-49

4.

1.3 载荷对磨损机制的影响49-53

4.2 滑动速度对烧结产物摩擦行为的影响53-57
4.

2.1 滑动速度对摩擦系数的影响53-54

4.

2.2 滑动速度对磨损率的影响54-55

4.

2.3 滑动速度对磨损机制的影响55-57

4.3 对磨副浅析57-58

4.4 磨屑浅析58-59

4.5 本章小结59-60

结论60-61
参考文献61-66
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果66-67
致谢67-68
作者介绍68