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等离子熔化沉积TiC增强Inconel 718基原位自生复合材料显微组织及高温耐磨性

稀有金属材料与工程 2019年第5期48卷 1497-1504页

作者：石晨晓刘元富李勇孙广宝张政冯志成北京交通大学北京100044 西藏大学西藏拉萨850000

为改善镍基高温合金Inconel 718的高温耐磨性,利用同轴送粉等离子熔化沉积快速成形技术原位合成了TiC增强Inconel 718高温合金基高温耐磨复合材料。分析了复合材料的显微组织结构和原位自生过程,探讨了增强相TiC的含量对复合材料的显微... 详细信息

为改善镍基高温合金Inconel 718的高温耐磨性,利用同轴送粉等离子熔化沉积快速成形技术原位合成了TiC增强Inconel 718高温合金基高温耐磨复合材料。分析了复合材料的显微组织结构和原位自生过程,探讨了增强相TiC的含量对复合材料的显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能的影响规律,研究了复合材料的高温磨损机理。结果表明:复合材料组织细小致密,显微硬度随TiC增强相体积分数增加而相应提高;在高温干滑动磨损实验条件下,复合材料表现出优异的耐磨性。

关键词：等离子熔化沉积 Inconel 718 显微组织原位自生高温耐磨性

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等离子熔化沉积Cr3Si增强高温合金基耐磨复合材料组织及性能研究

等离子熔化沉积Cr3Si增强高温合金基耐磨复合材料组织及性能研究

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作者：张政北京交通大学

学位级别：硕士

高铁接触线铜合金杆坯冷挤压模具长期工作于高接触应力高温强磨损的恶劣工况下,使用寿命短,导致接触线成品率低,质量不稳定。为此,本文利用同轴送粉等离子熔化沉积技术制备了以变形高温合金Inconel 718为基体相、以高温耐磨性能优异的... 详细信息

高铁接触线铜合金杆坯冷挤压模具长期工作于高接触应力高温强磨损的恶劣工况下,使用寿命短,导致接触线成品率低,质量不稳定。为此,本文利用同轴送粉等离子熔化沉积技术制备了以变形高温合金Inconel 718为基体相、以高温耐磨性能优异的过渡族金属硅化物Cr3Si为增强相的高温合金基耐磨复合材料,以期满足连续冷挤压模具材料的工况要求。参考 Cr-Si 二元相图,设计了 Inconel 718-67.2Cr-12.8Si(wt.%)、Inconel 718-58.8Cr-11.2Si(wt.%)、Inconel 718-50.4Cr-9.6Si(wt.%)和 Inconel 718-42Cr-8Si(wt.%)四种合金粉末。以四种合金粉末及纯Inconel 718粉末为原料,采用优化的工艺参数制备了等离子熔化沉积Cr3Si增强高温合金基耐磨复合材料和Inconel 718对比试样。利用XRD、OM、SEM、EDS等材料分析方法分析了等离子熔化沉积Inconel 718和复合材料的物相组成及显微组织结构。结果表明:Inconel 718试样主要由γ"-Ni3Nb和γ-(Ni,Fe)固溶体组成;复合材料主要由Cr3Si、Cr13Ni5Si2和γ-Ni基固溶体组成。复合材料显微组织细小致密,Cr3Si增强相均匀分布在γ-Ni基固溶体基体中。组织中Cr3Si初生相的体积分数随粉末中Inconel 718含量的增加而减少。利用显微硬度计测量了复合材料的硬度,结果显示复合材料硬度较高,硬度值随着Cr3Si增强相体积分数的增加而上升。利用销-盘式常温磨损试验机测试了复合材料的常温干滑动摩擦磨损性能,复合材料在常温干滑动磨损条件下表现出优异的耐磨性。复合材料中Cr3Si体积分数对耐磨性有显著影响,Cr3Si体积分数越高,复合材料的耐磨性越好,磨损过程中摩擦系数越小。利用球-盘式高温磨损试验机测试了复合材料高温干滑动摩擦磨损性能。在高温干滑动磨损条件下,Inconel 718试样发生了严重的粘着磨损,出现了表面材料大面积脱落的现象,高温耐磨性较差。Cr3Si具有较高的高温硬度、优异的抗高温氧化性以及共价键与金属键并存的独特化学结合键性质,使复合材料具备了抵抗磨粒磨损、粘着磨损的能力,复合材料表现出良好的高温摩擦磨损性能。在常温和高温磨损过程中,Cr3Si增强相充分发挥了抗磨骨干作用。复合材料中Cr3Si增强相体积分数过高会导致韧性下降,故增强相含量不宜过高。以Inconel 718-50.4Cr-9.6Si(wt.%)合金粉末为原料制备的复合材料具有良好的综合性能,可应用于高温强磨损的工况下。

关键词：等离子熔化沉积 Cr3Si 高温合金基复合材料高温耐磨性

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