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高纯度钛硅碳块体材料摩擦表面的自润滑机制

翟洪祥  黄振莺  王轶凡  周洋  艾明星  张志力  李世波  
【摘要】:以铝为添加剂热压合成了钛硅碳(Ti_3SiC_2)晶体含量98 vol.%的致密块体材料,并用其研究了干滑动摩擦条件下高纯度Ti_3SiC_2材料表面的自润滑机制。试验在北京交通大学研制的盘-块式高速摩擦试验机上进行;室温,相对湿度23~25%,滑动速度20m/s,法向压强0.1MPa~0.8MPa,连续滑动距离24000m,用A3钢盘为对摩体。SEM观察和EDS分析结果发现,钛硅碳的摩擦表面普遍存在由Ti O_2、Si O_2和Fe O(Fe_2O_3)的混合物构成的粘性的、层叠状的氧化层,且其致密度随法向压强的增加而增大。对应地,摩擦系数从0.37减小到0.25,呈现明显的随法向压强增大而减小的趋势;磨耗率从1.73×10~(-6) mm~3/Nm减小到1.23×10~(-6) mm~3/Nm,也呈现明显的下降趋势。这些测试、观察和分析的结果表明,存在于钛硅碳表面的摩擦生成氧化层具有显著的自润滑效果。

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