收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

热等静压Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的组织及其磨损性能研究

傅丽华  
【摘要】:内燃机零部件的主要失效机制是摩擦磨损,而内燃机组件耐磨性能的好坏直接关系到内燃机的使用和运行,因此开发具有优异综合性能的耐磨材料,提高内燃机的使用寿命和工作效率是亟需解决的科学问题。Cr_3C_2增强的Ni_3Al基复合材料,具备优良的高温力学性能和耐磨性能,是一种潜在的新型耐磨材料。因此,本文利用热等静压技术制备了 Cr_3C_2含量不同的Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕、洛氏硬度仪、拉伸试验机、摩擦磨损实验仪及白光干涉等相关分析手段,对Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的微观组织、力学性能、室温和高温下的摩擦磨损行为及磨损机制进行了研究,以期为Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料在内燃机耐磨组件中的应用提供一定的指导意义和参考价值。本论文的主要研究成果如下:(1)通过分析热等静压Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的微观组织和相组成表明,Ni_3Al合金主要由γ'-Ni_3Al和γ-Ni固溶体组成,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料主要由Ni_3Al基体相、M7C3(M=Cr,Fe或Ni)扩散相及Cr_3C_2硬芯相组成。在热等静压过程中,复合材料中Cr_3C_2颗粒与Ni_3Al粉末之间发生了元素的互扩散作用,且Cr_3C_2颗粒由于剧烈扩散作用发生了部分分解,而碳化物分解的区域在降温过程中再发生反应,形成了稳定的M7C3(M=Cr,Fe或Ni)结构。(2)Cr_3C_2含量对热等静压Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的微观组织组成类别影响不大,但显著影响了材料的硬度:随着Cr_3C_2含量的增加,材料的宏观硬度及基材的纳米硬度都显著提高。另一方面,随Cr_3C_2含量的增加,材料的断裂强度是先增大后减小,断裂形式由韧性断裂转变为脆性断裂,断口形貌由颗粒间剥离断裂转变为脆断特征。(3)Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的室温磨损机制表明:Ni_3Al合金和Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料在磨损过程中,首先在磨损表面下形成一定厚度的加工硬化层,该加工硬化层断裂、脱落后,作为磨粒对材料进行切削,造成材料的流失。其中,复合材料中的碳化物强化相能起到隔离摩擦副、阻断切削、减小加工硬化层厚度的作用,因此当Cr_3C_2含量在一定范围内时,复合材料的室温耐磨性随Cr_3C_2含量的增多而提高,但当Cr_3C_2含量过量时,复合材料的耐磨性又降低。此外,随着复合材料中Cr_3C_2含量的增多,其对对磨灰铸铁的磨损减弱,使对磨灰铸铁的体积磨损量随着复合材料Cr_3C_2含量的增多而减少。(4)200℃时,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的磨损机制是磨粒磨损和氧化磨损共存,该条件下复合材料中Cr_3C_2的最佳添加量为12 vol.%:当Cr_3C_2添加量不超过12 vol.%时,材料的耐磨性能随Cr_3C_2含量的增多而提高;当Cr_3C_2添加量超过12 vol.%时,材料的耐磨性能随Cr_3C_2含量的增多而降低。350℃时,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的主要磨损机制是氧化磨损机制,该条件下受到对磨灰铸铁高温力学性能的影响,复合材料的体积磨损量随Cr_3C_2含量的增多而增大。200℃和350℃时,随着复合材料中Cr_3C_2含量的增多,对对磨灰铸铁都有利。另外,当温度从室温升到350℃时,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的耐磨性整体上是提高的,而对磨灰铸铁由于力学性能的降低,其耐磨性能变差。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谌启明,杨靖,单先裕,Jan Westerlund;热等静压技术的发展及应用[J];稀有金属与硬质合金;2003年02期
2 孙世杰;;2005年国际热等静压会议在法国巴黎举行[J];粉末冶金工业;2006年03期
3 孙世杰;;第九届国际热等静压研讨会将在美国加利福尼亚召开[J];粉末冶金工业;2007年06期
4 路讯;;瑞典鲍迪克公司投资大型热等静压系统[J];粉末冶金工业;2009年02期
5 马宏;热等静压—现代生产工具[J];稀有金属合金加工;1975年07期
6 王三囡;热等静压[J];机械工程材料;1978年05期
7 俞新法;赵如;;热等静压技术的发展动向[J];重型机械;1983年06期
8 赵文龙;热等静压领域的动态[J];材料工程;1992年06期
9 宋兴海,孙本双;铍的冷热等静压[J];稀有金属与硬质合金;1994年01期
10 廖际常;热等静压生产大型粉末冶金近形产品[J];稀有金属快报;1999年12期
11 施辉献;谢刚;和晓才;于站良;俞小花;;热等静压技术的若干应用及发展趋势[J];云南冶金;2013年05期
12 胡耀波,熊惟皓,张冰,任云青,刘方友,林真;工艺流程对热等静压试样性能的影响[J];硬质合金;2001年03期
13 关明鑫;热等静压在粉末冶金中的应用[J];天津冶金;2001年05期
14 詹志洪;热等静压技术和设备的应用与发展[J];中国钨业;2005年01期
15 ;热等静压技术[J];新技术新工艺;2006年12期
16 谢东华;鲜晓斌;冷邦义;曾家权;李耀强;;热等静压钒的组织和性能研究[J];粉末冶金技术;2007年05期
17 张义文;;热等静压技术新进展[J];粉末冶金工业;2009年04期
18 张羽廷;张鹏程;谢东华;王庆富;刘婷婷;;热等静压对铀基钛镀层的影响[J];稀有金属材料与工程;2010年S1期
19 孙世杰;;第十一届国际热等静压会议将于2014年6月在瑞典斯德哥尔摩市召开[J];粉末冶金工业;2013年01期
20 刘凤英;;热等静压[J];稀有金属合金加工;1978年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董平;陈裕泽;邹觉生;;热等静压复合残余应力分布[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
2 葛昌纯;夏元洛;陈利民;;先进陶瓷的热等静压与我国第一台“双2000”高温热等静压机[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年
3 况春江;钟海林;毕景维;程东凯;匡星;李泉;;粉末冶金高氮不锈钢的研究[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年
4 董平;李瑞文;;热等静压复合残余应力的分布研究[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
5 齐志宇;李静;杨大正;;高压热等静压工艺烧结超细WC-10Co硬质合金[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
6 邬军;徐磊;雷家峰;刘羽寅;;粉末冶金TA7 ELI合金的制备及其界面反应层[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(上册)[C];2010年
7 石红春;郑冉;鲁泥藕;黄万才;霍承松;杨海;;热等静压(HIP)对CVDZnSe透过率的影响[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
8 史玉升;薛鹏举;王基维;刘凯;魏青松;;难加工材料复杂金属零件热等静压近净成形技术研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
9 向士凯;任大鹏;鲜晓斌;姜桂芬;;热等静压扩散连接样品结合界面的TEM、SEM研究[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
10 宋睿丰;余怀之;霍承松;黄万才;鲁泥藕;;热等静压(HIP)过程对CVD ZnS显微结构的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 许德美;多晶Be的室温脆性研究[D];东北大学;2015年
2 傅丽华;热等静压Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的组织及其磨损性能研究[D];北京科技大学;2017年
3 王纪超;热等静压法制备CFETR包层第一壁钨/钢模块研究[D];中国科学技术大学;2017年
4 傅丽华;热等静压Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的组织及其磨损性能研究[D];钢铁研究总院;2017年
5 王基维;难加工材料热等静压近净成形工艺基础及零件性能研究[D];华中科技大学;2012年
6 薛鹏举;Ti6Al4V粉末热等静压近净成形工艺研究[D];华中科技大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴言;具有功能涂层的Ti6Al4V叶盘热等静压一体化成形工艺研究[D];华中科技大学;2015年
2 黄俊;热等静压整体近净成形Ti6A14V叶盘有限元模拟与性能研究[D];华中科技大学;2015年
3 蔺广科;钛合金热等静压近净成形过程数值模拟及制件性能研究[D];华中科技大学;2012年
4 侯志强;热等静压近净成形的模拟研究及实验验证[D];华中科技大学;2011年
5 张羽廷;热等静压处理对铀表面铝(钛)镀层及界面特性的影响[D];中国工程物理研究院;2010年
6 陈祎;硬质合金烧结—热等静压炉内温度场的实验研究与数值仿真[D];中南大学;2005年
7 曲兵兵;不锈钢粉末热等静压成形模拟与包套制造工艺研究[D];华中科技大学;2009年
8 郭瑞鹏;粉末冶金钛合金力学性能与热等静压致密化研究[D];东北大学;2014年
9 陈浩泽;ZLSi7Cu2Mg合金热等静压工艺研究[D];中北大学;2015年
10 张谦;热等静压Inconel625合金组织与性能研究[D];华中科技大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978