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钛铝碳增强铝基复合材料的制备与摩擦学性能研究的任务书
任务书
一、课题背景
随着工业领域的不断发展和对材料性能要求的不断提高，材料界在制备新型复合材料方面取得了一定的进展。在各种应用领域中，铝合金作为一种重要的结构材料，具有优异的力学性能和良好的可塑性，而碳纤维增强铝基复合材料以其高比强、高比刚度、高耐疲劳性能等特点，成为了铝合金的一种优势替代材料。然而，碳纤维增强铝基复合材料仍然存在弱点，如热稳定性差、孔洞率大、成本高等问题，阻碍了它的在工业领域的广泛应用。因此，需要研究其他更好的增强材料和制备方法，来弥补碳纤维增强铝基复合材料的缺点。
钛铝碳增强铝基复合材料(Al/TiCp/Al-C)由于钛铝碳材料替代了传统钛铝芯片材料，能够有效提高材料的强度和塑性，同时降低了成本，是近年来新型材料研究的热门方向。钛铝碳增强铝基复合材料不仅具有良好的力学性能和疲劳性能，而且热稳定性也比碳纤维增强铝基复合材料更好。因此，研究钛铝碳增强铝基复合材料的制备方法和性能，对于推动这种新型材料的应用具有重要的意义。
二、研究内容
1.钛铝碳增强铝基复合材料的制备
（1）制备钛铝碳材料。在气体保护下采用真空感应熔炼法制备钛铝碳材料。
（2）制备Al-TiCp/Al-C复合材料。将预制的钛铝碳材料与铝粉按一定比例混合，并进行灌注铸造，制备钛铝碳增强铝基复合材料。
2.钛铝碳增强铝基复合材料的物理化学性质测试
（1）X射线衍射分析。采用XRD分析仪分析钛铝碳增强铝基复合材料的晶体结构和组分。
（2）扫描电镜观察。采用SEM观察复合材料的表面形貌及断口形态。
（3）热失重分析。采用TGA分析复合材料的热稳定性。
3.钛铝碳增强铝基复合材料的摩擦学性能测试
（1）摩擦学实验。采用球-盘式摩擦试验机，测试复合材料在不同载荷、不同速度下的摩擦系数和磨损率。
（2）表面形貌分析。采用SEM观察材料表面形貌，并分析磨损机制。
4.结果分析和讨论
（1）分析钛铝碳增强铝基复合材料的物理化学性质。
（2）分析钛铝碳增强铝基复合材料的摩擦学性能表现。
（3）分析钛铝碳增强铝基复合材料的磨损机制和影响因素，并与碳纤维增强铝基复合材料进行比较。
三、预期研究成果
本课题将通过制备钛铝碳增强铝基复合材料，测试其物理化学性质和摩擦学性能，分析其磨损机制和影响因素。预计可以得到以下成果：
1.成功制备钛铝碳增强铝基复合材料，经物理化学性质测试，分析其组分和晶体结构。
2.通过摩擦学实验，探究钛铝碳增强铝基复合材料的摩擦学性能表现。
3.分析钛铝碳增强铝基复合材料的磨损机制和影响因素，并与碳纤维增强铝基复合材料进行比较。
4.结果分析和讨论，归纳总结钛铝碳增强铝基复合材料的优点和缺点，并提出未来研究的方向和建议。
四、研究计划
1.第一年
（1）文献调研，了解钛铝碳材料的制备方法和性质。
（2）采用真空感应熔炼法制备钛铝碳材料，并对材料进行物理化学性质测试和表面形貌观察。
2.第二年
（1）将预制的钛铝碳材料与铝粉按一定比例混合，并进行灌注铸造，制备钛铝碳增强铝基复合材料。
（2）对制备好的复合材料进行物理化学性质测试和表面形貌观察。
3.第三年
（1）采用球-盘式摩擦试验机测试复合材料的摩擦学性能。
（2）通过表面形貌观察，分析材料的磨损机制和影响因素。
4.第四年
（1）对研究结果进行总结、分析和讨论。
（2）制定未来研究方向和建议。
五、参考文献
1.王智强,窦龙江,董平,等.TiCp增强铝基复合材料的显微组织与力学性能[J].材料研究学报,2002,16(1):105-109.
2.杨太平,杨芳,赵建彦,等.热压铸造制备Al-C/TiCp-15%SiCp夹层增强铝基复合材料[J].稀有金属材料与工程,2013,42(04):827-830.
3.李晓燕,张东增,胡洪涛.碳纤维增强铝基复合材料的研究进展[J].中国有色金属学报,2004,14(3):437-444.
4.李志伟,钟建华,周耀辉,等.钛铝碳增强铝基复合材料的显微组织与力学性能[J].材料工程,2011,(7):49-53.