鈦硅碳/鈦鋁碳復(fù)相導(dǎo)電陶瓷及其帶電摩擦學(xué)特性

針對(duì)高速列車受電弓滑板等帶電摩擦器件所要求的高性能結(jié)構(gòu)/功能一體化材料的應(yīng)用基礎(chǔ)問題，用熱壓、無壓、負(fù)壓合成和原位、二次、低溫?zé)Y(jié)等方法，通過配方設(shè)計(jì)- 工藝設(shè)計(jì)- 相含量設(shè)計(jì)- 連接相設(shè)計(jì)- 帶電摩擦學(xué)特性- 相關(guān)機(jī)理和規(guī)律性的深入研究，開發(fā)高導(dǎo)電率、耐電燒蝕、耐磨耗、自潤(rùn)滑、強(qiáng)度和硬度適當(dāng)、可機(jī)加工的高性能鈦硅碳/鈦鋁碳復(fù)相導(dǎo)電陶瓷及其以金屬為連接相的復(fù)合材料。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和擬解決的關(guān)鍵問題：①用復(fù)相合成的方法使鈦硅碳和鈦鋁碳的導(dǎo)電性、抗蝕性和摩擦學(xué)特性等優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并阻止碳化鈦及其它雜相生成。②通過改變鈦硅碳與鈦鋁碳的相含量及連接相構(gòu)成，使材料的綜合特性可調(diào)；③揭示電流場(chǎng)的耦合作用對(duì)材料摩擦學(xué)特性的影響，建立載流結(jié)構(gòu)材料性能的評(píng)價(jià)方法。所獲得的材料可直接用于高性能的高速列車受電弓滑板的研制。所獲得的知識(shí)將對(duì)鈦硅碳系其它化合物之間復(fù)合技術(shù)的發(fā)展有啟發(fā)和推動(dòng)作用。

含一定量的氧、氮、碳、硅、鐵及其他元素雜質(zhì)的α相鈦。鈦含量不低于98%、含有少量氧、氮、氫、碳、硅和鐵等雜質(zhì)的致密金屬鈦。氧、氮、碳、氫和硅屬于間隙雜質(zhì)元素，鐵屬于替代式β穩(wěn)定元素。氧、氮、碳都能提高鈦的室溫抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)降低鈦的塑性，因此鈦中氧、氮、碳的含量都有比較嚴(yán)格的限制，特別是氧含量。氫在鈦中的溶解度很小，氫與鈦的反應(yīng)是可逆的。氫對(duì)鈦性能的主要影響表現(xiàn)為“氫脆”，當(dāng)鈦中氫含量達(dá)到一定量后，將會(huì)大大提高鈦對(duì)缺口的敏感性，從而急劇地降低缺口試樣的沖擊韌性等性能。通常規(guī)定鈦中氫含量不得超過0.015%。鈦是現(xiàn)代宇宙航空科學(xué)，海洋科學(xué)和核能發(fā)電等尖端科學(xué)工業(yè)所不可缺少的材料。鈦比一般金屬輕48%，且韌性強(qiáng)，耐酸堿性、抗腐蝕、穩(wěn)定性高，高強(qiáng)度，良好彈性等優(yōu)點(diǎn)，符合人體工程系，鈦對(duì)人體無毒，無任何輻射 。

氧化鈦是鈦和氧的無機(jī)化合物，一般被用在食品添加劑、涂料、化妝品添加劑等的上面。氧化鈦根據(jù)其結(jié)晶構(gòu)造的不同，被分為金紅石型和銳鈦礦型兩種。其中，銳鈦礦型具有殺菌效果。正極氧化的氧化鈦薄膜 ，因有在化學(xué)合成處理時(shí)產(chǎn)生溫度特性，這種特性使其成為銳鈦礦的結(jié)晶，生成在鈦的表面上。

鈦表面是一層氧化薄膜，不會(huì)感到有金屬制品的鐵銹味，也不會(huì)使飲料產(chǎn)生異味，可以品味到很清爽的味道 。

光抗菌作用的機(jī)制即氧化鈦受光后，其表面的正極空穴和負(fù)極電子被釋放出來。這個(gè)能量與含在水里的氧溶解形成活性氧、分解水后產(chǎn)生氫和氧。在這個(gè)過程里，在氫和活性氧的作用下，進(jìn)行殺菌、分解有機(jī)物，同時(shí)，也分解雜菌、酸味等，因此能使飲料的味道更加醇厚。

鈦金屬之所以能夠在絕大多數(shù)自然條件下保持穩(wěn)定性質(zhì)，是因?yàn)樗┞对诳諝庵袝r(shí)，會(huì)在表面生成致密氧化薄膜，也就是二氧化鈦（TiO₂）。

二氧化鈦是光觸媒最經(jīng)典的應(yīng)用材料，在環(huán)境污染不嚴(yán)重的條件下，僅在光的照射下可以持續(xù)不斷的凈化污染物，具有時(shí)間持久、持續(xù)作用的優(yōu)點(diǎn) 。鈦及鈦合金經(jīng)紫外線光照后能夠降低細(xì)菌的粘附和活性，具有抗菌作用。