ODS高熵合金與鎳基合金修復(fù)材料的組織與性能研究.pdf

1、氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)高熵合金作為一種結(jié)合高熵合金與氧化物彌散強(qiáng)化特點的復(fù)合材料，通過氧化物成分設(shè)計，使得氧化物彌散強(qiáng)化高熵合金具有優(yōu)異的機(jī)械性能和耐磨損性能。
　　本文研究不同氧化物含量ODS高熵合金的機(jī)械合金化行為，燒結(jié)壓力與氧化物含量對ODS高熵合金組織結(jié)構(gòu)與性能的影響，利用機(jī)械合金化技術(shù)制備不同Y2O3含量氧化物彌散強(qiáng)化高熵合金——0Y2O3-CoCrFeMnNi、0.25Y2O3-0.4Ti-CoCrFeMnNi和0.

2、5Y2O3-0.4Ti-CoCrFeMnNi粉末，以及利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備合金塊材。
　　0Y2O3-CoCrFeMnNi合金在機(jī)械合金化過程中，隨著球磨時間增加，粉末合金化程度不斷增加，合金晶粒尺寸呈下降趨勢，晶格應(yīng)變呈遞增趨勢，球磨粉末平均粒徑呈先減小后增大的趨勢，當(dāng)球磨時間達(dá)到50h，三種ODS高熵合金粉末均完全合金化，成分均勻，并形成了具有FCC與BCC晶體結(jié)構(gòu)的固溶體，隨著氧化物含量增加，合金粉末的晶粒尺寸有所減小

3、，晶格應(yīng)變有所增大。
　　經(jīng)50MPa與40MPa壓力下放電等離子燒結(jié)后，ODS高熵合金塊材由FCC和BCC共存相，轉(zhuǎn)變?yōu)閱我籉CC固溶體，加壓燒結(jié)過程中，發(fā)生了BCC相向FCC相轉(zhuǎn)變。40MPa與50MPa燒結(jié)壓力下ODS高熵合金塊材局部微觀組織中存在少量元素偏聚。50MPa壓力下合金平均晶粒尺寸大于40MPa壓力下的平均晶粒尺寸，根據(jù)Hall-Petch定律，50MPa壓力下合金硬度較低。高壓力燒結(jié)，使燒結(jié)體更為致密化，使燒結(jié)

4、樣品的密度提高。
　　在50MPa壓力條件下經(jīng)放電等離子燒結(jié)，ODS高熵合金的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長率隨著氧化物含量的增加呈先上升后下降的趨勢。不同Y2O3含量ODS高熵合金拉伸斷口均具有韌性斷裂和脆性斷裂特征，其中韌性斷裂為主要斷裂機(jī)制。
　　對40MPa壓力條件下經(jīng)放電等離子燒結(jié)的ODS高熵合金進(jìn)行摩擦磨損實驗，發(fā)現(xiàn):在5N與10N載荷下的平均摩擦系數(shù)非常接近，氧化物含量對復(fù)合材料摩擦系數(shù)影響不大。不同Y2O3含量ODS高熵

5、合金磨損機(jī)制為:磨粒磨損、粘著磨損與氧化磨損共同作用的結(jié)果。氧化物的添加增強(qiáng)ODS高熵合金耐磨損性能，但氧化物添加過量將使合金耐磨損性能下降。
　　此外，本論文還對三種噴射成形Ni基修復(fù)合金的摩擦磨損性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，高鈦、鈷含量的加入有利于合金摩擦性能和耐磨性優(yōu)化。鈦和鈷含量的增加，導(dǎo)致γ/γ'失配，晶粒尺寸和連續(xù)的γ'相尺寸增加，導(dǎo)致磨痕表面生成氧化物，促使摩擦系數(shù)降低。同時隨著鈦、鈷含量增加，磨損機(jī)制從疲勞疲勞剝層磨損