Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性提高的机制分析

傅丽华^1,2，韩伟²，赵琳²，周孟³，李长海⁴，田志凌²

1. 河南科技大学材料摩擦学重点实验室2. 钢铁研究总院3. 北京科技大学材料科学与工程学院4. 查尔姆斯理工大学材料与制造技术学院

摘 要：为了探讨Cr₃C₂强化相提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性的机制,本文采用热等静压技术制备了Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料,借助纳米压痕仪对Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征,利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能,并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明,Cr₃C₂的添加提高了复合材料基体的硬度,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的,呈现出梯度变化,有利于提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下,Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损,Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能. Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关.

关键词：复合材料;Cr3C2强化相;Ni3Al基;耐磨性能;机制分析;