銅鎳基合金粉末材料組織及摩擦磨損性能研究.pdf

1、自人類出現(xiàn)以來(lái)，摩擦磨損就伴隨而生，隨著現(xiàn)代工業(yè)和高科技的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的摩擦磨損問(wèn)題日益突出，每年造成的能源和經(jīng)濟(jì)的損失越來(lái)越大。因此，研發(fā)優(yōu)質(zhì)的耐磨材料，解決機(jī)械零件摩擦磨損問(wèn)題是至關(guān)重要和十分迫切的任務(wù)。在實(shí)際使用過(guò)程中大多數(shù)材料會(huì)受熱，在無(wú)水冷工況時(shí)，工件工作溫度上升至80?200℃時(shí)磨損會(huì)加劇，失效嚴(yán)重，為此研究材料在熱態(tài)下的磨損性能至關(guān)重要。
　　鎳基合金以其優(yōu)異的性能廣泛的應(yīng)用在船舶、石油化工、汽車、航空航天等領(lǐng)域，

2、但是鎳基合金粉末的韌性差、脆性很大、沒(méi)有足夠的延展性（δ5≤1％），不能夠承受撞擊和敲打，容易產(chǎn)生微裂紋或放射性裂紋；特別在表面噴涂和熔覆過(guò)程中容易剝皮，不容易與含碳量高的鐵基材料噴涂熔覆。Cu元素能與許多元素互溶，且溶解度較大，起到固溶時(shí)效的作用，在鎳基合金粉末中添加 Cu元素促進(jìn)合金粉末在燒結(jié)或噴涂熔覆過(guò)程中的排氣清渣，增強(qiáng)鎳基合金的性能。在大量的實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，在鎳基自熔性合金粉末中添加 Cu元素，開(kāi)發(fā)出了銅鎳基合金材料，此種材

3、料磨損性能優(yōu)異，可用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤元件、葉片、柱塞桿等。
　　采用粉末燒結(jié)技術(shù)制備添加不同含量 Cu粉的鎳基合金。利用金相顯微鏡、SEM、XRD等儀器對(duì)合金的組織進(jìn)行分析，并對(duì)其硬度、耐磨性進(jìn)行研究，利用MMW-1型萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)合金在不同熱態(tài)時(shí)的磨損進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：微量的 Cu可細(xì)化鎳基合金的晶粒，主要以Cu元素溶入到基體中，形成 NiCu、CrCu和含 Cu的 CuNiSi相均勻有序地鑲嵌在基體上，材料在摩擦

4、磨損工況下起到潤(rùn)滑的效果，因而改善鎳基合金的磨損性能；實(shí)驗(yàn)證明，含1%Cu銅鎳基合金的磨損量最低，且在40～240℃下磨損時(shí)，磨損表面形成 NiO、Ni2O3、Cr2O3、Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO致密的氧化膜，保護(hù)基體，隨著溫度上升，磨損仍能保持穩(wěn)定態(tài)勢(shì)，摩擦系數(shù)由0.2245降至約0.0748。
　　對(duì)含1%Cu銅鎳基合金粉末進(jìn)行火焰噴涂實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，銅鎳基涂層組織中細(xì)小的短條狀和橢圓形晶粒Cr11B4FeCu均勻