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液体润滑剂在高温下容易失效,润滑涂层寿命有限,而固体自润滑复合材料不仅在极端工况下具有优秀的摩擦学性能,而且由于自我修复能力拥有较长的使用寿命,成为摩擦学的一个热门研究领域。由于单一的润滑剂很难在较宽的温度范围内实现润滑效果,因此对两种或两种以上润滑剂协同润滑的研究十分必要。本论文首次以TiAl合金为基体,通过添加复合润滑组元Ag、Ti3SiC2和BaF2/CaF2共晶体(ATBC)制备出新型的TiAl基自润滑材料。含复合润滑组元ATBC的Ti Al基自润滑材料在室温(RT)-600°C的摩擦磨损性能被研究。研究结果表明由于Ag、Ti3SiC2和BaF2/CaF2共晶体的协同润滑作用,该TiAl基自润滑材料在所有测试温度范围内都具有优秀的摩擦学性能。以前的研究中,通常通过在基体中添加固体润滑剂来制备自润滑复合材料。当润滑剂含量较低时,复合材料摩擦学性能的改善不明显,当润滑剂含量较高时,复合材料的力学性能会明显降低。在基体中添加有效的增强相,将会是提高复合材料的强度和耐磨性能的一种有效方法。本论文选择TiB2来提高TiAl-12Ag自润滑复合材料的强度。研究了含润滑剂Ag和增强相TiB2的TiAl基自润滑材料在RT到600°C的摩擦磨损性能。结果显示复合材料的耐磨性得到了明显的提高。TiAl-12Ag-5TiB2复合材料在不同工况条件(载荷、滑动速度和不同摩擦副材料)下的摩擦学性能被研究。复合材料的摩擦学性能依赖于工况条件,在一定载荷范围内,摩擦系数随着载荷的增加而降低,磨损率随着载荷的增加而增大;在一定滑动速度范围内,摩擦系数和磨损率随着滑动速度的升高而降低;相对于Al2O3和WC-6Co,以Si3N4为摩擦副时,TiAl-12Ag-5TiB2自润滑复合材料表现出了最优良的摩擦磨损性能。自润滑复合材料优秀的摩擦学性能归因于磨痕表面理想的摩擦层的形成。本文研究了TiAl-12Ag-5TiB2复合材料摩擦层形成和作用机理。当载荷为12N时,由润滑膜、机械混合层和塑性变形层组成的摩擦层形成。塑性变形层加强了材料抵抗变形的能力,与其它层之间的结合强度高;机械混合层主要由润滑相组成,为磨痕表面润滑膜的铺展提供物质支持,而连续完整的润滑膜具有低剪切强度,能够发挥良好的润滑效果,从而有效地降低材料的摩擦系数和磨损率。