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Ti3Si C2是近年来非常受重视的一种三元层状化合物。它具有像陶瓷一样在高温下的稳定性、抗热震、抗氧化、耐腐蚀等性能,还具有像金属一样良好的导电、导热性能,更为重要的它拥有比Mo S2更低的自润滑性能。本文采用真空热压烧结方法制备了Ti3Si C2块体材料,通过机械破碎、球磨后得到Ti3Si C2颗粒。通过真空热压烧结制备出了体积分数不同的Ti3Si C2(5%~40%)增强Cu基复合材料,较优的工艺参数为:烧结温度为850°C、升温速度为10°C/min、保温时间为1 h、烧结压力为30 MPa。在此条件下制备出的Cu/Ti3Si C2复合材料随着Ti3Si C2体积分数的增加,复合材料的断面形貌逐渐从网状结构过渡到层片状结构。测试了复合材料的密度、电阻率、显微硬度、摩擦系数、抗氧化、耐腐蚀、三点弯曲和断裂韧性。研究结果表明:当Ti3Si C2体积分数为5%时,复合材料有最优的导电能力,此时其致密度、三点弯曲和断裂韧性均达到最大值分别为98.7%、876 MPa、7.4 MPa·m1/2,当Ti3Si C2体积分数增加到40%时,复合材料的显微硬度达到最大值为3.6 MPa,摩擦系数达到最小值为0.164,复合材料的抗氧化和耐腐蚀能力有很大提高,复合材料的耐碱能力明显优于耐酸能力。Cu/Ti3Si C2梯度复合材料的最佳制备工艺:压力为30 MPa,10°C/min升到750°C,保温1 h,再以5°C/min升到850°C,保温1 h。SEM分析表明:梯度复合材料相邻的层间结合紧密,陶瓷颗粒紧紧的包裹在网状结构的Cu中,沿着Ti3Si C2含量增加的方向上,可以看出颗粒的层片状结构增多。梯度复合的显微硬度从富Cu层到富Ti3Si C2层呈现梯度变化。恒温氧化动力学表明,Cu/Ti3Si C2梯度复合材料在600°C~800°C的空气中氧化30 h遵循抛物线规律;循环氧化动力学表明,试样在600°C~800°C的空气中经15次循环氧化同样遵循抛物线规律。试样在600°C下具有优良的抗氧化能力。Cu/Ti3Si C2梯度复合材料的热震试验结果表明:梯度复合材料在700°C下经过10次热冷冲击后,抗弯强度由原来723 MPa降到436 MPa,由于试样内部梯度层的梯度变化,缓和了热应力,表面并没有出现明显开裂现象。Cu/Ti3Si C2梯度复合材料在酸中的腐蚀程度大于在碱中的腐蚀程度,在碱中出现增重现象,试样的耐碱性能优于耐酸性能。