1225 / 2023-03-19 10:37:21

多金属协同调控MAX相陶瓷高温摩擦学性能

随着新型空天设备使役性能需求的不断提高，其高温-含氧工况下的高效润滑业已成为制约其稳定服役性能的关键瓶颈之一。MAX相陶瓷是一类具有层状结构特征的金属碳化物，具有良好的高温塑性和抗氧化性能，在高温固体润滑领域具有重要的应用前景。然而，当前常用的基于Ti、Cr等单一过渡金属元素的MAX相陶瓷在高温摩擦过程中由于氧化物性质失配、氧化摩擦膜与基体的亲润性差等问题，仍面临润滑性能不足、氧化磨损量过大的问题，极大地制约了其应用。为解决MAX相陶瓷这一抗磨减摩性能提升难题，基于固体润滑材料表面高温氧化条件下氧化摩擦膜成分与抗磨减摩性能之间的决定性关系，提出了多金属固溶调控MAX相陶瓷氧化行为及材料性能的设计思路。从氧化摩擦膜的形成过程及理化性质角度着手，通过Ti、Cr、Mo等元素的氧化活性及扩散速率差异，协同控制氧化摩擦膜成分，在表面摩擦过程中原位生成了具有梯度化学成分的氧化摩擦膜结构，实现了高温润滑与抗磨减摩性能的协同提升。本研究有望解决MAX相陶瓷基高温固体润滑材料的抗磨减摩性能同步提升难题。