等離子熔化沉積高溫合金基耐磨自潤(rùn)滑復(fù)合材料組織及性能研究.pdf

1、連續(xù)擠壓在有色金屬加工領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，然而高溫高接觸應(yīng)力的工作環(huán)境使擠壓機(jī)的關(guān)鍵零部件應(yīng)具有高溫持久強(qiáng)度高、高溫耐磨及減摩性能好等特點(diǎn)。因此以在650℃內(nèi)變形高溫合金中屈服強(qiáng)度最高，且具有良好的抗疲勞、抗氧化性能的Inconel718作為基體;以熔點(diǎn)高、硬度高、高溫穩(wěn)定性好的TiC作為耐磨增強(qiáng)相;以層狀結(jié)構(gòu)、低剪切強(qiáng)度，且在600℃發(fā)生韌-脆轉(zhuǎn)變的CaF2作為自潤(rùn)滑相;設(shè)計(jì)高溫合金基耐磨自潤(rùn)滑復(fù)合材料，應(yīng)當(dāng)能夠滿足其工況。由于高

2、溫合金的機(jī)加工難度很大，選擇等離子熔化沉積快速成型技術(shù)制備復(fù)合材料，無(wú)疑有利于復(fù)雜構(gòu)件的成型以及復(fù)合材料中各組元的均勻分布。
　　本文以純Inconel718粉末以及Incon el718-12Ti-10鎳包石墨-15鎳包氟化鈣(wt.％)、Inconel718-12Ti-10鎳包石墨-20鎳包氟化鈣(wt.％)、Inconel718-12Ti-10鎳包石墨-25鎳包氟化鈣(wt.％)和Incon el718-12Ti-10鎳包石

3、墨-30鎳包氟化鈣(wt.％)四種混合粉末為原料，利用等離子熔化沉積快速成形技術(shù)制備了高溫合金基耐磨自潤(rùn)滑復(fù)合材料和Inconel718對(duì)比試樣。
　　利用XRD、OM、SEM、EDS等手段分析了快速成形Inconel718試樣與復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)與相組成。結(jié)果表明:Inconel718試樣組成相為γ"-Ni3Nb和γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體;四種復(fù)合材料的組成相為TiC、γ"-Ni3Nb、CaF2和γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體。復(fù)合材

4、料組織細(xì)小且致密，TiC與CaF2均勻分布在γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體基體中，γ"-Ni3Nb包覆著初生相TiC。
　　利用顯微硬度儀測(cè)試了復(fù)合材料的硬度，結(jié)果表明復(fù)合材料硬度隨CaF2含量的增加而略有下降但都明顯高于Inconel718。利用銷-盤式常溫磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了復(fù)合材料的常溫干滑動(dòng)摩擦磨損性能，結(jié)果表明Inconel718對(duì)比試樣常溫耐磨性能較差，而復(fù)合材料由TiC起抗磨骨干作用，常溫耐磨性能顯著優(yōu)于對(duì)比試樣，且隨著CaF

5、2含量的增加，復(fù)合材料的常溫耐磨性能提升。利用球-盤式高溫磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了復(fù)合材料的高溫干滑動(dòng)摩擦磨損性能，結(jié)果表明Inconel718對(duì)比試樣磨損表面發(fā)生劇烈的黏著磨損。而復(fù)合材料由于增強(qiáng)相TiC的引入，有效地抵抗了磨粒磨損;CaF2形成潤(rùn)滑膜，降低摩擦副間的剪切強(qiáng)度和摩擦系數(shù)，并抑制黏著磨損的發(fā)生。隨CaF2含量的增加，復(fù)合材料耐磨性能提升。但CaF2含量過高會(huì)產(chǎn)生聚集現(xiàn)象，影響材料的均一性和力學(xué)性能。因而自潤(rùn)滑相CaF2含量應(yīng)適當(dāng)