钛硅碳/钛铝碳复相导电陶瓷及其带电摩擦学特性

针对高速列车受电弓滑板等带电摩擦器件所要求的高性能结构/功能一体化材料的应用基础问题，用热压、无压、负压合成和原位、二次、低温烧结等方法，通过配方设计- 工艺设计- 相含量设计- 连接相设计- 带电摩擦学特性- 相关机理和规律性的深入研究，开发高导电率、耐电烧蚀、耐磨耗、自润滑、强度和硬度适当、可机加工的高性能钛硅碳/钛铝碳复相导电陶瓷及其以金属为连接相的复合材料。主要创新点和拟解决的关键问题：①用复相合成的方法使钛硅碳和钛铝碳的导电性、抗蚀性和摩擦学特性等优势互补，并阻止碳化钛及其它杂相生成。②通过改变钛硅碳与钛铝碳的相含量及连接相构成，使材料的综合特性可调；③揭示电流场的耦合作用对材料摩擦学特性的影响，建立载流结构材料性能的评价方法。所获得的材料可直接用于高性能的高速列车受电弓滑板的研制。所获得的知识将对钛硅碳系其它化合物之间复合技术的发展有启发和推动作用。

含一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的α相钛。钛含量不低于98%、含有少量氧、氮、氢、碳、硅和铁等杂质的致密金属钛。氧、氮、碳、氢和硅属于间隙杂质元素，铁属于替代式β稳定元素。氧、氮、碳都能提高钛的室温抗拉强度，同时也会降低钛的塑性，因此钛中氧、氮、碳的含量都有比较严格的限制，特别是氧含量。氢在钛中的溶解度很小，氢与钛的反应是可逆的。氢对钛性能的主要影响表现为“氢脆”，当钛中氢含量达到一定量后，将会大大提高钛对缺口的敏感性，从而急剧地降低缺口试样的冲击韧性等性能。通常规定钛中氢含量不得超过0.015%。钛是现代宇宙航空科学，海洋科学和核能发电等尖端科学工业所不可缺少的材料。钛比一般金属轻48%，且韧性强，耐酸碱性、抗腐蚀、稳定性高，高强度，良好弹性等优点，符合人体工程系，钛对人体无毒，无任何辐射 。

氧化钛是钛和氧的无机化合物，一般被用在食品添加剂、涂料、化妆品添加剂等的上面。氧化钛根据其结晶构造的不同，被分为金红石型和锐钛矿型两种。其中，锐钛矿型具有杀菌效果。正极氧化的氧化钛薄膜 ，因有在化学合成处理时产生温度特性，这种特性使其成为锐钛矿的结晶，生成在钛的表面上。

钛表面是一层氧化薄膜，不会感到有金属制品的铁锈味，也不会使饮料产生异味，可以品味到很清爽的味道 。

光抗菌作用的机制即氧化钛受光后，其表面的正极空穴和负极电子被释放出来。这个能量与含在水里的氧溶解形成活性氧、分解水后产生氢和氧。在这个过程里，在氢和活性氧的作用下，进行杀菌、分解有机物，同时，也分解杂菌、酸味等，因此能使饮料的味道更加醇厚。

钛金属之所以能够在绝大多数自然条件下保持稳定性质，是因为它暴露在空气中时，会在表面生成致密氧化薄膜，也就是二氧化钛（TiO₂）。

二氧化钛是光触媒最经典的应用材料，在环境污染不严重的条件下，仅在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点 。钛及钛合金经紫外线光照后能够降低细菌的粘附和活性，具有抗菌作用。