三元层状化合物Ti₃AlC₂,兼具金属和陶瓷的优异特性,受到国内外科研工作者的广泛关注。Ti₃AlC₂材料具有良好的导电和导热性能,高抗氧化性能、热稳定性及耐腐蚀性,良好的耐辐照性能,优异的摩擦学性能和自润滑性能,是铜基复合材料的理想增强相,因此在航空航天和核工业等领域拥有广泛的应用前景。本文研究了He离子辐照对Ti₃AlC₂材料的形貌和结构的影响,并对其机理进行分析。测试了Cu-Ti₃AlC₂复合材料的致密度、硬度、电导率和抗弯强度等力学性能。研究了Cu-Ti₃AlC₂复合材料分别在不同Ti₃AlC₂含量、载荷和滑动速度条件下,复合材料的摩擦磨损性能,并分析其磨损机理。采用能量为70keV,剂量为1×10¹⁷ ions/cm²,位移损伤峰值为16.4dpa的He离子注入Ti₃AlC₂材料,研究Ti₃AlC₂材料的离子辐照性能。研究发现:Ti₃AlC₂样品表面有Al₂O₃相生成。当He离子浓度增大时,生成的Al₂O₃相随之增多,辐照损伤程度也随之增大。Ti₃AlC₂材料经过He离子辐照后,材料表面会有孔洞、凸起和氦气泡产生,同时Ti₃AlC₂结构上发生ɑ相到β相的转变。Cu-Ti₃AlC₂复合材料的物理与力学性能研究表明:随着Ti₃AlC₂含量的增加,复合材料致密度和电导率逐渐下降,硬度逐渐提高,同时抗弯强度提高,Cu/20%Ti₃AlC₂复合材料具有较好的综合性能。Cu-Ti₃AlC₂复合材料磨损的实验表明随着Ti₃AlC₂体积分数的增加,复合材料磨损率和摩擦系数明显降低,Cu/20%Ti₃AlC₂复合材料具有较好的耐磨性能。复合材料随着载荷的增加磨损加剧,表面粗糙度提高,磨损率逐渐增大。复合材料随着滑动速度的增加,表面粗糙度提高,磨损率逐渐增大,并且在中低转速下,耐磨性较好,在高转速下,磨损剧烈。