PDF《原位内生 N iA l2》

第28 卷第 6期摩擦学学报Vol .

28 No.

6 2008 年11月Tribology Nov .

2008 原位内生 Ni Al2 Al2 O3 2Ti C的高温磨损特性 王振生 1,

2 , 周兰章

1 , 郭建亭

1 , 胡壮麒

1 ( 1. 中国科学院金属研究所 , 辽宁 沈阳 110016;

2. 湖南科技大学机电工程学院 , 湖南 湘潭 411201) 摘要 : 采用滑动磨损试验方法研究了原位内生 N iA l2 A l2O3 2TiC与SiC陶瓷盘配副在

600 ℃~900 ℃ 下的摩擦磨损特 性. 结果表明 :在700 ℃~900 ℃ 范围内 ,N iA l2 A l2O3 2TiC表现出优异的自润滑性能 ,摩擦系数和磨损率均低于 N i基高 温合金 K44;

600 ℃ 的摩擦系数和磨损率高于 K44. 产生自润滑性能的原因主要是由于磨损表面生成了由纳米氧化物 构成的 1~2μm保护层 ,该保护层具有自润滑性能 ,并部分地转移到对摩副表面 ,消除了 N i A l2 A l2O3 2TiC与SiC之间 的直接磨损. 保护层的形成机制是氧化物颗粒的微区热压烧结. N iA l2 A l2O3 2TiC对保护层起到传递应力和支撑作用 , 随着试验温度的升高 ,N iA l2 A l2O3 2TiC强度和硬度的降低导致保护层的开裂和脱落. 关键词 : N iA l2 A l2O3 2TiC;

SiC;

摩擦磨损 ;

自润滑 中图分类号 : TH117. 1;

TG146.

1 + 文献标志码 : A 文章编号 :

10042 0595 (2008)

062 04972

06 金属间化合物 N i A l是理想的高温结构材料 ,具 有高熔点、 低密度以及优异的抗氧化性能等优点 ,虽 然其室温拉伸塑性几乎为 0,但室温压缩真应变则 可达到 0.

2 [

1 ] ,因此 ,在载荷为压应力的磨损工况 下,N iA l及NiA l基复合材料具有潜在的应用前景. Johnson [

2 ] 研究了 N iA l与ZrO2 (掺杂 Y2 O3 )配副在 室温滑动干摩擦条件下的摩擦磨损行为 ,结果表明 , 磨损工况下 , N iA l的低温拉伸塑性与硬度、 强度和 加工硬化能力相比成为次要的性能指标 ,磨损表面 的NiA l产生了塑性变形和加工硬化效应 ,磨损形式 主要为硬质颗粒造成的磨粒磨损 ,磨损率与硬度成 反比. Hawk [

3 ] 对比研究了 Fe3 A l、 TiA l、 Ti3 A l、 A l3 Ti、 N iA l、 N i3 A l和MoSi2 的磨损性能 ,发现与 SiC配副 的条件下 , N iA l的耐磨性能最好. 添加 Ti B2 的NiA l 基复合材料可进一步提高 N iA l的室温耐磨性能 [

4 ] . 文献报道中关于 N i A l摩擦磨损行为的研究很 少 ,且主要是在室温下进行的 ,超过

600 ℃ 的高温摩 擦磨损的研究还没有. 本文采用原位内生方法制备 了界面干净、 结合牢固的 N i A l2 A l2 O3 2TiC,研究了其 在600~900 ℃ 的摩擦磨损行为 ,首次发现了 N iA l2 A l2 O3 2TiC的高温自润滑性能.

1 实验部分 将Ni粉 (纯度 98% ,粒度 < 1μm)、 A l粉 (纯度 98% ,粒度 < 13μm) 、 TiO2 粉 (纯度 98% ,粒度 <

10 μm)和碳黑 (纯度 99. 9%、 粒度 < 1μm)按名义成分 为NiA12 10Vol . % (TiC +A l2 O3 )配制并混合均匀后 , 放入石墨模具内冷压后置于真空热压感应炉升温至

1 350 ℃ 保温保压

30 m in,然后随炉冷却至室温 ,最 后经

1 300 ℃、

200 MPa热等静压

3 h得