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通过控制Ni/SiC界面固相反应制备了Ni-SiC和Ni-SiC-Gr复合材料,研究了两类材料的组成、显微结构及其对力学和摩擦学性能的影响。通过高温氯化法在SiC表面制备碳化物衍生碳(CDC)涂层,研究了CDC涂层的显微结构、组成、界面以及摩擦学性能,并探讨了其应用领域。主要内容和结论如下:
1.烧结温度决定了Ni/SiC界面固相反应程度,即轻微反应(I型)、完全反应(II型)和过度反应(III型)三种。对于Ni-SiC材料而言,I型复合材料表现出脆性特征,而II型复合材料在力学性能方面有很大的提高。
2.研究了水润滑条件下Ni-SiC-Gr的摩擦学性能,硅胶的生成促使机械磨损向摩擦化学磨损的转变。当硅胶浓度达到某一临界值时,界面形成稳定的边界润滑膜。
3.CDC涂层由疏松层和致密层构成,层中存在大量互相贯通的微米孔和纳米孔。SiC/CDC界面层具有微孔和纳米孔复合结构,通过工艺可使碳化硅表面产生超疏水性能。CDC在室温、中等湿度条件下的摩擦学性能优于石墨,归因于其低剪切力、微孔结构和涂层/基体界面特征。当对偶为钢时,脱氯处理是必要的。
4.SiC的制备工艺对CDC结构和表面形貌有影响;CDC涂层在空气中的最高使用温度为530℃;在低速条件下的接触电阻值非常稳定。SiC颗粒表面CDC涂层不能阻止Ni/SiC界而反应,但是却形成了特殊的界面结构。