Keywords：Fe-Al-based metal compounds；Solid lubricants；Self-lubricating composites； Friction and wear

目  录

第一章 绪  论 3

1.1  课题背景 3

1.2  Fe3Al系金属间化合物简介 3

1.2.1  Fe3Al金属间化合物的室温脆性 4

1.2.2  Fe3Al金属间化合物的合金化 5

1.2.3  Fe3Al金属间化合物的摩擦学性能 5

1.2.4  Fe3Al金属间化合物的抗氧化和抗硫化性能 6

1.3  固体润滑剂 7

1.4  固体自润滑复合材料 8

1.4.1  固体自润滑复合材料的前景展望 8

1.4.2  固体自润滑复合材料的分类 9

1.4.3  金属基固体自润滑复合材料的制备技术 10

1.5  现阶段存在的问题 11

1.6  本次课题研究的意义以及研究内容 11

第二章  实验材料及实验步骤 12

2.1  实验设备 12

2.2  实验材料的前期准备 13

2.2.1  固体润滑剂的制备 13

2.2.2  Fe3Al合金粉末的制备 14

2.2.3  Fe3Al-Ba0.25Sr0.75SO4复合材料的制备 15

2.2.4  实验试样的制备 15

2.3  试样的性能测试 15

2.3.1  材料的成分及微观结构 15

2.3.2  力学性能测试 16

2.3.3  试样的摩擦学性能测试 16

第三章 结果与讨论 18

3.1  Fe3Al-Ba0.25Sr0.75SO4复合材料的组织结构和微观形貌 18

3.2  复合材料的力学性能 19

3.3  材料的摩擦学性能分析 20

3.3.1  摩擦系数随载荷变化的曲线 20

3.3.2  磨损率随载荷变化的曲线 21

实验结论 24

致  谢 25

参 考 文 献 26

第一章 绪  论

1.1  课题背景

近年来，由于航空航天等高新产业的迅速发展，对材料的耐高温耐磨损的性能要求越来越高，已经超出了金属材料等基础性材料的使用界限。复合材料，作为集众家之长于一身的材料，能够满足一些特殊条件下的材料性能要求。而金属间化合物基复合材料，作为近年来新兴的一种材料，有着良好的物理力学性能。除此以外，它还兼备了金属材料抗拉强度高和陶瓷材料的高温耐腐蚀等性能，有着很广泛的应用前景。制备以金属间化合物为基体的复合材料，深入研究它的力学性能和摩擦学性能，并据此研发出新的具有高的强度，低的摩擦系数和磨损率的材料，是材料研究界和现代制造业的当务之急。

在论文中，我选用Fe-Al基自润滑复合材料作为研究对象，目的在于研究自润滑复合材料的制备工艺，并且深入研究真空环境下的自润滑材料的摩擦磨损系数的影响条件及磨损机制，从而为制备出新型的耐摩擦磨损材料提供可能。

1.2  Fe-Al系金属间化合物简介

由于金属间化合物存在着严重的脆性，所以对于它的实用性研究一直没有太大的进展。在20世纪70年代末期，材料科学家在克服Ni2Al的室温脆性上取得了重大突破，这给Fe3Al在内的一些高温金属有序化合物的研究带来了极大的动力[1]。

从80年代后期开始，一些西方的专家学者通过研究发现氢脆机制很大程度的影响了Fe3Al在室温下的塑性，使得其塑性在室温条件下较低。这一认识极大的推进了铁铝金属间化合物的研究与应用进程。Fe3Al金属间化合物的研究在我国从80年代末就被列入了“863”计划，到90年代末时，已经取得了一定进展。目前科研人员已经研制出具有多种特性的Fe3Al基合金的配方。

Fe3Al和FeAl合金近年来一直被认为是最具有应用前景的Fe-Al系金属间化合物。与Fe-Ni合金相比，它们成本低、密度低，并且有着良好的耐磨性和优异的抗氧化、抗硫化性能。是一种新型的耐高温耐腐蚀材料。