TiAl合金凭借密度低、比弹性模量高、高温强度大等诸多优点,广泛应用于航空航天领域,但因其摩擦系数大、耐磨性差等缺陷应用领域受到较大局限。本文采用放电等离子烧结技术制备出新型TiAl基自润滑复合材料,通过在TiAl基体中添加TiC0.4和Ti3SiC2,提高了材料的力学性能与摩擦学性能。本文首先对TiAl基自润滑复合材料进行了XRD分析,发现复合材料中的物相主要有TiAl、Ti3Al、Ti3SiC2和Ti2Al C,基于复合材料混合定律,计算了复合材料的理论密度、弹性模量及泊松比,并通过实验测量得到其体积密度、线膨胀系数、比热容和热扩散系数。探究了温度对复合材料抗压强度的影响,发现随温度的升高,复合材料抗压强度逐渐增大,这主要归因于高温压缩时TiAl基体发生细化,增加了基体与其它相的接触面积,提高了复合材料的界面结合强度,当温度为500℃时,含20wt.%Ti3SiC2复合材料的抗压强度达到977.38 Mpa。将该新型复合材料应用于滑动轴承领域,模拟了滑动轴承的摩擦过程,发现摩擦产生的热量主要分布于轴承内侧靠近端面的区域。以摩擦热表征磨损剧烈程度,发现滑动轴承的磨损随温度的升高逐渐降低,随径向载荷的增大呈现先降低后升高的趋势,随转速的增大呈现急速增大趋势。通过销-盘摩擦磨损试验对复合材料的摩擦学性能进行了测试,实验与模拟结果吻合。复合材料中Ti3SiC2颗粒在常温摩擦时易发生开裂与脱落,产生磨粒磨损,导致摩擦系数与磨损量的增大。Ti3SiC2颗粒在载荷与线速度较小时的摩擦环境中凹凸不平,其润滑性能难以突显,当载荷增大到3 Mpa时,充足的摩擦剪切力使Ti3SiC2颗粒发生层间滑移,与高温摩擦时材料表面产生的氧化层结合,共同改善了复合材料的摩擦学性能。但当载荷达到5 Mpa时,Ti3SiC2与基体之间的结合不足以抵抗过大的摩擦剪切力,造成Ti3SiC2颗粒的脱落,产生的磨粒破坏润滑层,导致摩擦系数的陡增,磨损加剧。线速度为0.06 m/s时,较低的线速度不足以导致Ti3SiC2迅速脱落,从而使磨损平缓,但当线速度增大到0.48 m/s,产生较多的磨粒迅速破坏润滑层,导致摩擦系数与磨损量的增大。综合考量不同应用环境下复合材料的摩擦系数、磨损量、磨损率三个指标,确定了TiAl基自润滑复合材料的最佳实验条件与滑动轴承的最佳工作条件,其中含20wt.%Ti3SiC2复合材料自润滑滑动轴承最佳工作温度为500℃、最佳工作载荷为9.42 Mpa,最佳工作转速为2.56 r/s,模拟得到的最大Mises应力为1.198×103 Mpa,最大温升为36℃;最佳实验温度为500℃,最佳实验载荷3 Mpa,最佳实验线速度0.24 m/s,其对应的摩擦系数为0.33,磨损量为2.18 mg,磨损率为2.02×10-5mm3·N-1·m-1。