寬溫域內(nèi)具有高強(qiáng)度和連續(xù)自潤滑性能的鎳基材料的研究.pdf

1、航空、航天、核工程等現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對極端苛刻工況條件下材料的潤滑性能和強(qiáng)度提出了迫切需求。以先進(jìn)發(fā)動機(jī)為代表的高溫部件，不僅要求材料具有較高的力學(xué)性能，而且要求材料在寬溫域（RT～1000℃）內(nèi)具有良好的摩擦學(xué)性能。本文采用粉末冶金（高能球磨+真空熱壓燒結(jié)）的方法制備了一系列Ni基合金和Ni基復(fù)合材料，研究了合金元素和潤滑組元對鎳基材料的組織結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和寬溫域內(nèi)摩擦學(xué)性能的影響，并揭示其寬溫域內(nèi)的潤滑機(jī)理。
　　本研

2、究主要內(nèi)容包括：⑴研究了Mo含量對NiCrAl合金組織及力學(xué)和摩擦學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：適量的Mo可以改善材料的力學(xué)和摩擦學(xué)性能；隨著Mo含量的升高，合金的室溫壓縮性能、硬度和密度等均增大，在寬溫域范圍內(nèi)合金的力學(xué)性能下降（600℃除外），600℃出現(xiàn)反常，是由于 Mo2C在中溫起強(qiáng)化作用；隨著溫度的升高，合金的摩擦學(xué)性能均提高；其中5wt.%的Mo含量的Ni基合金，在寬溫域內(nèi)具有最優(yōu)的力學(xué)及摩擦學(xué)性能，其900℃時(shí)的摩擦系數(shù)低至0.

3、22、磨損率低至10-6mm3/(Nm)。其優(yōu)異的摩擦學(xué)性能主要?dú)w因于磨痕表面形成的由NiO、NiMoO4等潤滑劑組成的摩擦化學(xué)反應(yīng)層。⑵研究了Al元素對NiCrMo合金組織及力學(xué)和摩擦學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明：Al元素的加入減少了合金粉末的團(tuán)聚，但促進(jìn)了燒結(jié)過程中晶粒的長大，提高了合金的致密度和硬度；含Al的NiCrMoAl合金，在高溫摩擦過程中，摩擦表面各組元發(fā)生了摩擦化學(xué)反應(yīng)，形成了由氧化鉬、氧化鎳和鉬酸鎳等潤滑劑組成的摩擦化學(xué)

4、反應(yīng)層，氧化鉬、氧化鎳和鉬酸鎳等作為高溫潤滑劑，改善了其在高溫下的摩擦學(xué)性能；而未含Al的NiCrMo合金，生成了硬質(zhì)相Cr2O3，且隨著溫度的升高Cr2O3的含量增加，導(dǎo)致磨粒磨損嚴(yán)重。⑶研究了固體潤滑劑（Ag、MoS2、Ag/MoS2）對NiCrMoAl合金組織及力學(xué)和摩擦學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：10wt.%的Ag的加入，降低了合金室溫～900℃內(nèi)的摩擦系數(shù)，但增加了室溫磨損，高溫下，合金摩擦表面發(fā)生了摩擦化學(xué)反應(yīng)，生成了NiO、M

5、oO2、MoO3和 Ag2MoO4等潤滑相，在摩擦過程中，合金材料室溫～900℃內(nèi)摩擦系數(shù)的降低歸因于Ag、NiO、Mo的氧化物和Ag2MoO4等的協(xié)同潤滑作用；10wt.%的MoS2的加入顯著提高了復(fù)合材料在中低溫條件下的摩擦學(xué)性能，其優(yōu)異的摩擦學(xué)性能主要?dú)w因于NiS、NiO、Mo的氧化物、NiMoO4等潤滑劑的協(xié)同潤滑作用，而700℃以上復(fù)合材料的摩擦系數(shù)降低不明顯；當(dāng)同時(shí)加入10wt.%的Ag和10wt.%的MoS2時(shí)，復(fù)合材料在