等離子熔化沉積高溫合金基耐磨自潤滑復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域有著相當廣泛的應用，然而高溫高接觸應力的工作環(huán)境使擠壓機的關鍵零部件應具有高溫持久強度高、高溫耐磨及減摩性能好等特點。因此以在650℃內(nèi)變形高溫合金中屈服強度最高，且具有良好的抗疲勞、抗氧化性能的Inconel718作為基體;以熔點高、硬度高、高溫穩(wěn)定性好的TiC作為耐磨增強相;以層狀結(jié)構(gòu)、低剪切強度，且在600℃發(fā)生韌-脆轉(zhuǎn)變的CaF2作為自潤滑相;設計高溫合金基耐磨自潤滑復合材料，應當能夠滿足其工況。由于高

2、溫合金的機加工難度很大，選擇等離子熔化沉積快速成型技術制備復合材料，無疑有利于復雜構(gòu)件的成型以及復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制備了高溫合金基耐磨自潤滑復合材料和Inconel718對比試樣。
　　利用XRD、OM、SEM、EDS等手段分析了快速成形Inconel718試樣與復合材料的顯微結(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;四種復合材料的組成相為TiC、γ"-Ni3Nb、CaF2和γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體。復合材

4、料組織細小且致密，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。
　　利用顯微硬度儀測試了復合材料的硬度，結(jié)果表明復合材料硬度隨CaF2含量的增加而略有下降但都明顯高于Inconel718。利用銷-盤式常溫磨損試驗機測試了復合材料的常溫干滑動摩擦磨損性能，結(jié)果表明Inconel718對比試樣常溫耐磨性能較差，而復合材料由TiC起抗磨骨干作用，常溫耐磨性能顯著優(yōu)于對比試樣，且隨著CaF

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