添加MXene增强剂的镍基金属基复合材料的摩擦学性能

《Macromolecular Symposia》：Tribological Performance of Ni-Metal Matrix Composites Reinforced with MXene

Ti3C2Tx-MXene增强镍基复合材料通过粉末冶金法制备，研究其硬度、密度和摩擦磨损性能，发现2wt.% MXene复合材料的硬度最高，摩擦系数最低，表面形成保护层，显著提升润滑性能。

　　

摘要

Ti₃C₂T_x-MXene是一种新型的二维材料，由于其层状结构和表面特性，在作为固体润滑剂方面展现出巨大的潜力。在本研究中，通过粉末冶金技术成功制备了添加了不同量Ti₃C₂T_x-MXene（0–2 wt.%）的镍基复合材料（Ni-MMCs）。利用X射线衍射分析了这些复合材料的相组成，并通过阿基米德原理测定了它们的密度，利用维氏硬度测试测定了它们的微观硬度。在干摩擦条件下，使用球盘式摩擦试验机对复合材料与氮化硅球之间的摩擦行为进行了评估。结果表明，含有2 wt.% MXene的复合材料（NM2.0）具有最高的硬度和最低的密度，优于纯镍及其他制备的复合材料。此外，NM2.0的摩擦系数最低（减少了约26.6%），且比磨损率最低。对磨损表面的SEM-EDS分析显示，在复合材料表面形成了一层保护性摩擦层，在对磨面上形成了一层转移膜，这些都有助于提高耐磨性和润滑性能。这些发现表明，少量的MXene能够显著提升镍基复合材料的机械性能和摩擦性能，凸显了它们在固体润滑应用中的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。