第 24 卷第 2 期李立鑫, 等 :Cr 3C 2 Ni Ti 3SiC 2 新型减摩复合材料的高温摩擦学行为 425 在高温 重载等极端服役条件下, 极易造成摩擦偶件 的快速磨损, 甚至导致机械设备损坏, 严重影响机械 设备的使用寿命 近年来, 三元层状陶瓷 Ti 3 SiC 2 因其独特的结构

第 24 卷第 2 期中国有色金属学报 2014 年 2 月 Volume 24 Number 2 The Chinese Journal of Nonferrous Metals February 2014 文章编号 :1004 0609(2014)02 0424 08 Cr 3 C 2 Ni Ti 3 SiC 2 新型减摩复合材料的高温摩擦学行为 李立鑫, 柳学全, 丁存光, 李一, 李楠, 李金普, 李发长 ( 钢铁研究总院粉末冶金研究室, 北京 100081) 摘要 : 采用粉末冶金工艺制备一种新型 Cr 3 C 2 Ni Ti 3 SiC 2 减摩材料, 并研究 Ti 3 SiC 2 添加量对其与 GCr15 摩擦副在 400 大气环境下摩擦学行为的影响 结果表明 : 在高温摩擦场的作用下, 复合材料中的 Ti 3 SiC 2 能够诱发形成具有良好减摩作用的摩擦氧化膜, 不仅可以降低摩擦副的摩擦因数, 避免摩擦因数的较大波动, 而且能够显著降低摩擦系统的总磨损率, 对摩擦偶件起到极好的保护作用 当 Ti 3 SiC 2 含量 ( 质量分数 ) 分别为 2.5% 5.0% 7.5% 和 10% 时, 复合材料的摩擦因数比未添加 Ti 3 SiC 2 的 Cr 3 C 2 Ni 金属陶瓷的摩擦因数分别下降 5.3% 15.8% 26.3% 和 13.2%, 摩擦副的总磨损率也下降了一个数量级 ; 同时, 摩擦偶件的磨损率也由 3.5 10 5 mm 3 /(N m) 逐步下降到 9.8 10 7 mm 3 /(N m) 关键词 :Cr 3 C 2 Ni;Ti 3 SiC 2 ; 摩擦学行为 ; 高温减摩 ; 摩擦氧化膜中图分类号 :TB333;TB34 文献标志码 :A High temperature tribology behavior of new anti friction/composites Cr 3 C 2 Ni Ti 3 SiC 2 LI Li xin, LIU Xue quan, DING Cun guang, LI Yi, LI Nan, LI Jin pu, LI Fa chang (Powder Metallurgical Research Department, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China) Abstract: The new anti friction Cr 3 C 2 Ni Ti 3 SiC 2 composites were fabricated by powder metallurgy process, and the influence of Ti 3 SiC 2 content on tribology behaviors of Cr 3 C 2 Ni matrix composites against GCr15 was studied at 400 in air. The results show that the new as prepared composites with Ti 3 SiC 2 are of favorable anti friction properties because of the tribo oxidation film formation induced by Ti 3 SiC 2 during the friction. After adding Ti 3 SiC 2, not only the coefficient of friction (COF) is obviously decreased and its fluctuation is flattened, but also the wear rate of the tribo system is sharply decreased and the friction pair is effectively protected. When the Ti 3 SiC 2 contents (mass fraction) of the composites are 2.5%, 5%, 7.5% and 10%, the COFs are respectively decreased by 5.3%, 15.8%, 26.3% and 13.2% compared with that of the Cr 3 C 2 Ni cermet without Ti 3 SiC 2. Meanwhile, the wear rate of the friction pair is downgraded by an order of magnitude and the wear rate of the friction partner is gradually decreased from 3.5 10 5 mm 3 /(N m) to 9.8 10 7 mm 3 /(N m). Key words: Cr 3 C 2 Ni; Ti 3 SiC 2 ; tribology behavior; high temperature anti friction; tribo oxidation film 随着现代科学技术的发展, 高性能热动力机械及高温传动设备等部件对候选材料的要求越来越高, 不仅要求材料具有较优的耐磨性 抗氧化性和耐腐蚀性, 而且要求其具有较好的减摩性能 Cr 3 C 2 Ni 金属陶瓷是一种较理想的耐磨 耐腐蚀材料, 具有优异的红硬 性和耐蚀性, 由于其密度低 强度高和抗氧化, 因此可作为摩擦部件 [1 5], 广泛应用在航空 航天 电力 冶金等动力机械及高温传动设备上, 并受到越来越普遍的关注 然而,Cr 3 C 2 Ni 金属陶瓷虽耐磨 耐腐蚀性能优异, 但不具备减摩能力, 摩擦阻力较大, 尤其 基金项目 : 国家国际科技合作资助项目 (2010DFB53840); 中国钢研科技集团公司科技创新基金资助项目 (12040860A) 收稿日期 :2013 02 11; 修订日期 :2013 10 25 通信作者 : 柳学全, 教授, 博士 ; 电话 :010 62182924;E mail: xqnliu@sina.com

第 24 卷第 2 期李立鑫, 等 :Cr 3C 2 Ni Ti 3SiC 2 新型减摩复合材料的高温摩擦学行为 425 在高温 重载等极端服役条件下, 极易造成摩擦偶件 的快速磨损, 甚至导致机械设备损坏, 严重影响机械 设备的使用寿命 近年来, 三元层状陶瓷 Ti 3 SiC 2 因其独特的结构而 受到广泛关注 Ti 3 SiC 2 是一种层状六方结构化合物, 晶体结构为 Ti 3 C 2 层与 Si 原子所构成的平面层间隔堆 垛, 属 P6 3 /mmc 对称的空间群 [6] Ti 3 SiC 2 兼具陶瓷和 金属特性, 既具有优异的抗氧化性 耐腐蚀性, 又具 有良好的导电 导热和高温塑性 [7 10], 尤其是其类似 石墨的层状结构, 可能具备较好的减摩性能 [11 12] 为 此, 一些学者进行了初步研究,SHI 等 [13] 制备了 NiAl 基 Ti 3 SiC 2 复合材料, 高宇等 [14] 制备了 Ti 3 SiC 2 增强 Al 基复合材料, FAN 等 [15] 制备了含有 Ti 3 SiC 2 的 C/C SiC 复合材料, 均获得了较好的减摩效果 然而, 上述研 究均是在室温条件下进行的, 而 Ti 3 SiC 2 具有优异的高 温性能, 在高温材料领域的应用潜力极大, 但目前对 于 Ti 3 SiC 2 在高温条件下是否具有减摩性能的研究尚 鲜有报道 为此, 本文作者拟采用粉末冶金工艺将 Ti 3 SiC 2 引入 Cr 3 C 2 Ni 金属陶瓷中 [16], 制备含有 Ti 3 SiC 2 的 Cr 3 C 2 Ni 基新型复合材料, 通过研究其在高温氧化性 环境中的摩擦磨损性能及 Ti 3 SiC 2 添加量对复合材料 摩擦磨损行为的影响, 以期研制出新型高性能 Cr 3 C 2 Ni 基高温减摩 耐磨材料, 并验证 Ti 3 SiC 2 作为 高温减摩剂的可行性 1 实验 1.1 试样制备 原料粉选用金川集团生产的羰基 Ni 粉 ( 粒径 3 μm, 纯度大于 99%) 株洲广源硬质材料有限公司生 产的冶金级 Cr 3 C 2 粉 ( 粒径 3 μm, 纯度大于 99%) 以及 实验室自制 Ti 3 SiC 2 粉 ( 粒径小于 5 μm, 纯度大于 98%, 主要杂质为 TiC 和 TiO, 见图 1) 将 Ti 3 SiC 2 粉 分别按 0 2.5% 5% 7.5% 和 10% ( 质量分数 ) 的添加 量加入已混好的 CN20 金属陶瓷粉 ( 含 80% Cr 3 C 2 粉和 20% Ni 粉, 质量分数 ) 中, 以无水乙醇为介质进行高 能球磨, 固液比 20:1, 球料比 10:1, 旋转频率 20 Hz, 球磨时间 24 h 在预混粉中加入成形剂后, 压制成密 度为 4 g/cm 3 的压坯, 再经脱脂 1 320 真空烧结 100 min 后制得试验用试样, 并按 Ti 3 SiC 2 含量从低到高分 别标记为 CN20 CN20T1 CN20T2 CN20T3 和 CN20T4 图 1 Ti 3 SiC 2 粉的 XRD 谱 Fig. 1 XRD pattern of Ti 3 SiC 2 powders 1.2 摩擦磨损试验将上述 5 种试样加工成 d 4 mm 12 mm 的销, 以淬火 GCr15 盘 (HRC58) 为摩擦偶件, 在 MMU 10G 型高温端面磨损试验机上进行销 盘接触式摩擦磨损试验 试验条件如下 : 温度 400, 法向载荷 200 N, 主轴转速 200 r/min, 磨痕半径 11.5 mm, 时间 3 h 试验所得摩擦因数曲线由试验机自动测量并记录, 磨损率由试验前后的质量差与氧化质量增益求和后换算出的磨损体积除以正压力和行程而得 测量前, 所有试样均在无水乙醇中超声清洗 15 min 1.3 测试与表征烧结后试样的密度和硬度分别采用排水法 (GB 03850) 和 HVS 50Z 型维氏硬度计测量, 并采用 X pert Pro MPD 衍射仪分析试样的物相组成 试样的金相组织 摩擦磨损试验后的摩擦表面及磨屑形貌均采用 FEI 公司生产的 Quanta 650 环境扫描电子显微镜分析, 以研究其减摩机理 2 结果与讨论 2.1 材料的组织成分 密度及硬度对所制备的 CN20T1 CN20T2 CN20T3 和 CN20T4 复合材料进行 XRD 物相分析, 结果表明, 这些复合材料均由 Cr 3 C 2 Ni 及 Ti 3 SiC 2 3 种物相组成, 所添加的 Ti 3 SiC 2 在烧结过程中均未发生物相变化 其中,CN20T3 试样的 XRD 谱如图 2 所示, 成分标定显示, 其组织成分中仅含有 Cr 3 C 2 Ni 及 Ti 3 SiC 2 3 种物相, 表明已成功制得了含有 Ti 3 SiC 2 的 Cr 3 C 2 Ni 金属陶瓷基复合材料

426 中国有色金属学报 2014 年 2 月 图 2 CN20T3 试样 XRD 谱 Fig. 2 XRD pattern of CN20T3 composite 图 3 和表 1 所示分别为不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料的金相照片及密度和硬度 图 3 显示,Ti 3 SiC 2 的加入对 CN20 金属陶瓷基体材料的晶粒长大有一定的抑制作用, 晶粒明显变得细小, 但当其含量高于 5% 后, 晶粒度基本不再发生变化 ; 同时, 由表 1 可以看出, 由于 Ti 3 SiC 2 与 Ni 浸润性较差 [17],Ti 3 SiC 2 的加入会降低材料的烧结性能, 导致材料的相对密度不断降低, 表现在材料的孔隙度随 Ti 3 SiC 2 含量的增加而增大 因此, 当 Ti 3 SiC 2 的添加量较少时, 其细晶强化作用使得材料的硬度有所增加, 当 Ti 3 SiC 2 的添加量为 5% 时, 材料的硬度达到最大值 (1 129.31HV) 但是, 随着 Ti 3 SiC 2 含量的继续增加, 孔隙度的增大逐渐削弱了细晶强化的效果, 导致了材料硬度的逐渐下降, 当 Ti 3 SiC 2 的添加量达到 10% 时,CN20T4 的硬度下降显著, 较 CN20 的硬度降低了 30% 2.2 摩擦学性能 图 4 所示为不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料在 400 下 的动态摩擦因数曲线 由图 4 可以看出, 添加 Ti 3 SiC 2 图 3 不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料的金相组织 Fig. 3 Metallographs of composites with different Ti 3 SiC 2 contents: (a) CN20; (b) CN20T2; (c) CN20T4 表 1 不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料的密度及硬度 Table 1 Density and hardness of composites with different Ti 3 SiC 2 contents Sample No. Mass fraction of Ti 3 SiC 2 /% Volume fraction of Ti 3 SiC 2 /% Measured density/ (g cm 3 ) Relative density/ % Hardness (HV) CN20 0 0 7.01 99.72 992.71 CN20T1 2.5 3.83 6.91 99.71 1 020.38 CN20T2 5.0 7.55 6.81 99.56 1 129.31 CN20T3 7.5 11.2 6.47 95.85 1 000.49 CN20T4 10.0 14.7 5.97 89.64 693.49

第 24 卷第 2 期李立鑫, 等 :Cr 3C 2 Ni Ti 3SiC 2 新型减摩复合材料的高温摩擦学行为 427 料自身磨损率较大, 甚至减摩性能也会有所下降, 如图 4 所示 当 Ti 3 SiC 2 含量为 10% 时, 复合材料自身的磨损率增加到 4.5 10 6 mm 3 /(N m), 其动态摩擦因数曲线 5 也较曲线 3 和 4 有所回升 图 4 Fig. 4 不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料的动态摩擦因数曲线 Ti 3 SiC 2 contents Dynamic COF curves of composites with different 可使材料获得减摩能力, 缩短磨合期 400 时, CN20 与摩擦偶件 GCr15 盘之间的摩擦扰动较大, 摩擦因数 较大, 约为 0.38; 添加 Ti 3 SiC 2 后,4 种复合材料的摩 擦因数较 CN20 的均有所降低, 扰动明显减小, 且稳 态摩擦前的磨合期随 Ti 3 SiC 2 含量的增加而逐渐缩短, 虽然 CN20T1 和 CN20T3 材料在试验开始阶段的摩擦 因数高于 CN20 的, 但随着摩擦磨损试验的进行, 其 摩擦因数曲线均降至 CN20 曲线以下, 最后 CN20T1 CN20T2 CN20T3 和 CN20T4 的摩擦因数分别稳定在 约 0.36 0.32 0.29 和 0.33, 较 CN20 的摩擦因数分 别下降了 5.3% 15.8% 26.3% 和 13.2% 表 2 所列为 Ti 3 SiC 2 含量对复合材料磨损率的影 响 由表 2 可以看出, 添加 Ti 3 SiC 2 后, 摩擦副的总磨 损率下降了一个数量级, 尽管复合材料自身的表观磨 损率有所增加, 但仍处于较低的水平, 而 GCr15 盘的 磨损率却降低了一个数量级, 且随着 Ti 3 SiC 2 含量的继 续增加,GCr15 盘的磨损率又有一个数量级的下降 但是,Ti 3 SiC 2 的添加量不宜过高, 否则会导致复合材 2.3 减摩机理分析图 5 所示为不同 Ti 3 SiC 2 添加量复合材料的摩擦表面宏观形貌 由图 5 可以看出, 在进行了 3 h 的摩擦磨损试验后,CN20 摩擦表面出现面积较大的粘附层, 而添加 Ti 3 SiC 2 后, 摩擦表面粘附层消失,CN20T1 CN20T2 CN20T3 及 CN20T4 的摩擦表面上仅沿着滑动方向出现犁沟, 且随着 Ti 3 SiC 2 含量的增加, 摩擦表面的犁沟逐渐变细变浅, 犁沟效应随之减弱, 当 Ti 3 SiC 2 含量达到 10% 时, 摩擦表面已较为光滑, 犁沟基本消失不见, 如图 5(e) 所示 对摩擦表面形貌进行微观观察和元素分析发现, 未添加 Ti 3 SiC 2 的 CN20 摩擦表面存在明显的犁沟及塑性变形 ( 见图 6(a)), 除含有基体 Ni Cr C 和氧化引入的 O 外, 其表面粘附区域还含有大量的 Fe 元素, 表明在 400 高温氧化性环境和法向载荷的共同作用下, 摩擦偶件 GCr15 被剪切并转移到 CN20 表面, 发生焊合粘附, 出现严重的粘着磨损, 形成大面积的富铁粘附层, 如图 6(a) 区域 D 所示 这些较软的富铁粘附层由于在高温摩擦磨损过程中不断发生焊合 氧化和剥落, 且极易被磨屑中的硬质相切削 划伤, 在发生粘着磨损的同时伴随着磨粒磨损和磨蚀磨损, 因此导致材料的摩擦因数增大, 摩擦因数波动也较大 ( 见图 4), 呈现出如图 6(a) 所示摩擦表面的密集犁沟和严重塑性变形 而在磨损方面, 尽管 CN20 摩擦表面上大面积富铁粘附层的存在使 CN20 的表观磨损率变得较小, 但由于焊合粘附引起的粘着磨损极大地加剧了摩擦系统的磨损, 导致摩擦副的总磨损率最大, 摩擦偶件的磨损也最快 加入 Ti 3 SiC 2 后, 摩擦表面除含有 Ni Cr Ti Si C 和 O 外, 仅还含有少量的 Fe( 见图 表 2 不同 Ti 3 SiC 2 含量的复合材料及其对摩偶件的磨损率 Table 2 Wear rates of tribosystems with different Ti 3 SiC 2 contents Dynamic partner Static partner w Rd /(mm 3 N 1 m 1 ) w Rs /(mm 3 N 1 m 1 ) w Rt /(mm 3 N 1 m 1 ) CN20 GCr15 disk 1.0 10 6 3.5 10 5 3.6 10 5 CN20T1 GCr15 disk 2.2 10 6 4.4 10 6 6.6 10 6 CN20T2 GCr15 disk 3.3 10 6 3.7 10 6 7.0 10 6 CN20T3 GCr15 disk 4.1 10 6 1.2 10 6 5.3 10 6 CN20T4 GCr15 disk 4.5 10 6 9.8 10 7 4.6 10 6 w Rd is specific wear rate of dynamic partner; w Rs is specific wear rate of static partner; w Rt is total wear rate of tribosystem.

中国有色金属学报 428 2014 年 2 月 图 5 不同 Ti3SiC2 含量复合材料的摩 擦表面宏观形貌 Fig. 5 Macro morphologies of friction surfaces of composites with different Ti3SiC2 contents: (a) CN20 (b) CN20T1 (c) CN20T2 (d) CN20T3 (e) CN20T4 6(b)和(c)) 图 6(a)中大面积的富铁粘附层消失 摩擦 减摩能力不断提高 摩擦因数随之降低 也使摩擦偶 表面形貌变得较为光滑 由此表明 具有层状结构的 件 GCr15 的磨损率由 4.4 10 6 mm3/(n m)逐渐下降到 Ti3SiC2 在高温摩擦场的作用下 直接参与了摩擦表面 9.8 10 7 mm3/(n m) 但是 由于 Ti3SiC2 与 Ni 的浸 复杂的理化反应 诱发形成摩擦氧化膜 从而改变了 润性不佳 添加 Ti3SiC2 会引起复合材料烧结性能的下 复合材料的磨损形式 [18 22] 也抑制了复合材料与 降 导致 Ti3SiC2 与金属陶瓷基体的结合较差 使摩擦 GCr15 的焊合粘附 因此 Ti3SiC2 的加入不仅降低了 过程中 Ti3SiC2 易于从摩擦表面脱落[23] 故随着 Ti3SiC2 材料的摩擦因数 避免了摩擦因数的较大波动(见图 含量的增加 复合材料的孔隙度及 Ti3SiC2 从摩擦表面 4) 而且显著降低了摩擦副的总磨损率(见表 2) 随 脱落所形成的孔洞也随之增加 导致摩擦表面的微凹 Ti3SiC2 添加量的不断增加 复合材料形成摩擦氧化膜 体不断增多 由于微凹体边缘应力状态复杂 且较为 的能力不断增强 如图 6(b) (c) 表 2 和表 3 所示复 集中 极易作为裂纹源在亚表面形成微裂纹 并在法 合材料摩擦表面总氧含量逐渐增加 使得复合材料的 向载荷作用下沿平行于摩擦表面的方向拓展连接 引

第 24 卷第 2 期 李立鑫 等 Cr3C2 Ni Ti3SiC2 新型减摩复合材料的高温摩擦学行为 429 起脆性断裂 以片状形式从摩擦表面剥落(见图 7 和表 4) 加之微凹体的出现使得摩擦表面实际接触面积减 小 在同等法向载荷下的摩擦表面实际接触压强增加 共同加剧了摩擦表面的微切削作用 因此 复合材料 中 Ti3SiC2 含量的增加会使摩擦表面微凹体增多 提供 了更多的裂纹源 裂纹扩展的距离减小 使基体摩擦 表面的剥落加速 复合材料的磨损率随之增加(见表 2) 其片状磨屑也随之逐渐变得细小 如图 7 所示 此外 摩擦表面微凹体的存在还破坏了摩擦表面的平 整性 使得复合材料的摩擦因数在开始阶段增大 甚 至出现图 4 所示曲线 2 和 4 在开始阶段高于曲线 1 的 现象 不过 随着摩擦过程的进行 摩擦氧化膜逐渐 生成 同时部分微凹体区域被磨屑填充(如图 6 所示 G 和 O 等与基体成分差异较大的区域) 摩擦表面又变 得平整 摩擦因数随之降低 并趋于平稳 但是 如 果 Ti3SiC2 含量过高 复合材料烧结性能明显降低 硬 度显著降低(见表 1) 此时 Ti3SiC2 含量增强所起到减 摩作用的增加已不足以补偿基体支撑作用下降而引起 减摩作用的下降 复合材料的摩擦因数会有所增大 如图 4 所示 CN20T4 的摩擦因数比 CN20T3 的略大 总之 Ti3SiC2 在高温摩擦场的作用下能够诱发形 成摩擦氧化膜 从而改变了 Cr3C2 Ni 金属陶瓷与 GCr15 钢摩擦副的摩擦学行为 赋予 Cr3C2 Ni Ti3SiC2 复合材料良好的高温减摩性能 Ti3SiC2 的添加不仅降 低了复合材料的摩擦因数 避免了摩擦因数的较大波 动 而且显著降低了摩擦副总的磨损 对摩擦偶件也 有极好的保护作用 然而 随 Ti3SiC2 含量的增加 Ti3SiC2 与 Ni 浸润性较差 使摩擦表面微凹体逐渐增 多 微切削作用加剧 导致复合材料自身磨损率增大 因此 实际应用中应在 Cr3C2 Ni 金属陶瓷基体中添加 适量的 Ti3SiC2 在不影响基体耐磨性能的同时获得一 定的减摩性能 以减小摩擦偶件的磨损率 表3 图6 不同 Ti3SiC2 含量复合材料摩擦表面的微观形貌 Fig. 6 Micro morphologies of friction surfaces of composites with different Ti3SiC2 contents: (a) CN20 (b) CN20T1 (c) CN20T4 不同 Ti3SiC2 含量复合材料的摩擦表面的成分 Table 3 Compositions of friction surfaces of composites with different Ti3SiC2 contents Region Composition (mass fraction, %) Region Composition (mass fraction, %) A Cr83.77O1.67 C14.56 G Ni25.75Fe7.18Cr42.22Ti1.01Si0.57O17.53C5.74 B Ni9.87Fe8.42Cr69.51O2.91C9.29 H Fe2.09Cr80.93Ti0.83Si0.11O2.37C13.66 C Ni22.44Cr56.55O13.44C7.57 I Cr82.91Ti0.7O2.07C14.3 D Ni2.93Fe64.54Cr9.39O23.14 J Ni10.72Fe3.66Cr47.1Ti5.26Si1.47O19.11C12.62 E Ni15.99Fe5Cr2.92Ti5.86Si0.83O13.97C5.43 K Ni6.36Fe10.46Cr69.79Ti0.93O2.39C10.06 F Ni8.84Fe8.08Cr70.36O2.25C10.47 L Ni11.22Fe2.47Cr9.6Ti42.21Si1.11O29.35C4.03

430 中国有色金属学报 2014 年 2 月 图 7 不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料磨屑的微观形貌 Fig. 7 Micro morphologies of debris of composites with different Ti 3 SiC 2 contents: (a) CN20T1; (b) CN20T4 表 4 不同 Ti 3 SiC 2 含量复合材料的成分 Table 4 Compositions of debris of composites with different Ti 3 SiC 2 contents Region Composition (mass fraction, %) Region Composition (mass fraction, %) M Ni 14.38 Fe 6.46 Cr 46.71 Ti 0.99 Si 0.35 O 23.25 C 7.86 O Ni 14.56 Fe 5.54 Cr 50.3 Ti 3.09 Si 0.81 O 21.44 C 4.26 N Ni 13.91 Fe 6.67 Cr 53.41 Ti 1.5 Si 0.17 O 19.54 C 4.81 P Ni 12.03 Fe 6.55 Cr 44.46 Ti 3.71 Si 1.22 O 27.63 C 4.41 3 结论 1) 采用粉末冶金工艺将 Ti 3 SiC 2 引入 Cr 3 C 2 Ni 金 属陶瓷中, 制备出含有 Ti 3 SiC 2 的新型 Cr 3 C 2 Ni Ti 3 SiC 2 减摩材料, 当 Ti 3 SiC 2 含量为 7.5%( 质量分数 ) 时, 复合 材料的减摩性能最佳, 摩擦因数仅为 0.29 2) 当添加量不高于 7.5% 时,Ti 3 SiC 2 可以作为高 温减摩剂使用, 能在高温摩擦场的作用下诱发形成具 有良好减摩作用的摩擦氧化膜, 使复合材料的摩擦因 数降低, 对摩擦偶件起到了极好的保护作用, 显著降 低了摩擦副的总磨损率 3) Ti 3 SiC 2 含量的增加会加剧摩擦表面的微切削 作用, 导致复合材料自身的磨损率随之逐渐增大 当 Ti 3 SiC 2 含量增至 10% 时, 剧烈的微切削作用使复合材 料减摩性能的下降, 故其含量不宜过高 REFERENCES [1] 吴月天. 碳化铬硬质合金密封环的研制 [J]. 流体工程, 1987, 11: 32 35. WU Yue tian. The development of Cr 3C 2 cemented carbide sealing ring[j]. Fluid Machinery, 1987, 11: 32 35. [2] 赵志伟, 彭泳丙, 袁海英, 郝春艳, 马建强, 刘亚培, 张静文. 碳热还原法制备纳米碳化铬粉末及其特性表征 [J]. 中国有色金属学报, 2012, 22(7): 2005 2009. ZHAO Zhi wei, PENG Yong bing, YUAN Hai ying, HAO Chun yan, MA Jian qiang, LIU Ya pei, ZHANG Jing wen. Preparation and characterization of chromium carbide nanopowders produced by carbon thermal reduction[j]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2012, 22(7): 2005 2009. [3] JUHANI K, PIRSO J, LETUNOVITŠ S, VILJUS M. Phase evolution, microstructure characteristics and properties of Cr 3C 2 Ni cermets prepared by reactive sintering[j]. International Journal of Materials and Product Technology, 2011, 40(1/2): 75 91 [4] HUSSAINOVA I, PIRSO J, ANTONOV M, JUHANI K, LETUNOVITŠ S. Erosion and abrasion of chromium carbide based cermets produced by different methods[j]. Wear, 2007, 263(7): 905 911. [5] ÖZER A, KRIVEN W M, TÜR Y K. The effect of 3mol% Y 2O 3 stabilized ZrO 2 produced by a steric entrapment method on the mechanical and sintering properties of Cr 3C 2 based cermets[j]. Materials Science and Engineering A, 2012, 556: 878 884. [6] GAMARNIK M Y, BARSOUM M W. Bond lengths in the ternary compound Ti 3SiC 2, Ti 3GeC 2 and Ti 2GeC[J]. Journal of Materials Science, 1999, 34: 169 174. [7] 卢琳琳, 尹洪峰, 袁蝴蝶. Ti 3SiC 2 层状陶瓷的研究进展 [J]. 陶瓷学报, 2012, 33(2): 226 229. LU Lin lin, YIN Hong feng, YUAN Hu die. Research progress

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