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Ti3SiC2是一种综合性能优异的三元层状化合物,结合了金属和陶瓷的许多优良性质,具有良好的导热性、易加工性、耐腐蚀性、抗氧化性和自润滑性。但是它的硬度相对较低,剪切强度不高,耐磨性不足,这就极大地限制了Ti3SiC2作为固体自润滑材料的使用范围。为了改善Ti3SiC2的硬度和耐磨性,将碳纤维、碳纳米管作为增强相与Ti3SiC2进行复合,以制备出硬度较高、耐磨性好和自润滑性能优良的碳纤维、碳纳米管增强Ti3SiC2复合材料。本文从改善碳纤维、碳纳米管与Ti3SiC2界面结合的角度出发,探讨了碳纤维、碳纳米管表面镀覆处理和Ti3SiC2粉末合成的工艺,研究了碳纤维、碳纳米管增强Ti3SiC2复合材料的摩擦学特性,并讨论了相应的摩擦磨损和自润滑机理。(1)以Ti粉、TiHH2粉和HC1(30%)溶液配制成镀覆粉末,研究了真空微蒸发镀覆法的镀覆温度和保温时间,确定了最佳工艺为在真空度高于6.0x10-2Pa时,以15-C/min升温到850℃,保温2h,镀膜致密、完整和均匀。按照摩尔比为4.05Ti/2SiC/1TiC/0.2Al配制粉末,在真空度高于6.0×10-2Pa时,以15℃/min升温至1280℃,保温2h,可制备出Ti3SiC2粉末,其纯度达到99.9wt.%。(2)将镀覆碳纤维、碳纳米管分别与Ti3SiC2粉末混合,运用放电等离子烧结技术,在1200℃保温10min的条件下可制备出复合材料样品。分析了复合材料样品的物相组成、微观结构、相对密度和表面硬度,研究结果表明：两种复合材料样品的致密性良好,但是碳纤维的添加使得Ti3SiC2样品的表面硬度显著下降,而碳纳米管的添加使得Ti3SiC2样品的表面硬度显著提高。(3)选用GCr15钢球作为摩擦副,对复合材料样品进行摩擦磨损实验,研究结果显示：CFs(8wt.%)-Ti3SiC2和CNTs(3wt.%)-Ti3SiC2样品具有较好的摩擦学性能,两者的摩擦系数和磨损率分别为0.78、6.47×10-Smm3(Nm)-1和0.40、1.80×10-4mm3(Nm)-1。与纯Ti3SiC2样品相比,CFs(8wt.%)-Ti3SiC2的摩擦系数较大,磨损率却下降了；而CNTs(3wt.%)-Ti3SiC2的摩擦系数和磨损率都较小,这说明碳纳米管对复合材料的摩擦性能改善明显。通过对样品磨痕、磨屑和磨球磨痕进行微观形貌和能谱分析,可初步判定：CFs(8wt.%)-Ti3SiC2样品发生了氧化磨损和黏着磨损,而CNTs(3wt.%)-Ti3SiC2样品发生了氧化磨损和疲劳磨损。碳纤维、碳纳米管增强Ti3SiC2复合材料的研究成果对性能优良的固体自润滑材料的制备、摩擦磨损机理的分析和自润滑模型的建立都具有重要的意义。