两种镍基合金的高温摩擦学性能研究
２００５年１１月
第６期（总第１７２期）
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＮＯＶ．２００５
Ｎｏ．６（ｓｅｒｉａｌＮｏ．１７２）两种镍基合金的高温摩擦学性能研究
薛茂权１王志平１熊党生２
（１．常州轻工职业技术学院江苏常州２１３１６４；２．南京理工大学材料系江苏南京２１００９４）摘要：用粉末冶金的方法热压制备了含不同合金相及ＭｏＳ：或石墨的两种镍基复合材料，测试了合金机械性能及其在室温至６００ｑＣ范围内的摩擦磨损性能，同时还探讨了其耐磨机理。研究结果表明，由于增强合金相的加入，复合材料的硬度明显增加，抗弯强度却降低了。该合金主要由Ｎｉ基固溶体、不定比化合物ＣｒｘＳｙ等相组成，在室温下由于摩擦过程中生成的纳米晶结构的磨屑，材料具有一定的抗磨减摩性能，主要为磨粒磨损；至２００ｏＣ时摩擦表面氧化变软，没有成膜润滑能力，摩擦学性能下降；６００℃高温摩擦时，承载表面及磨屑中的氧化物、钨酸盐及残余硫化物的协同作用使摩擦因数进一步降低。
关键词：粉末冶金；镍合金；高温自润滑；钨酸盐
中图分类号：ＴＨｌｌ７．１文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２００５）６—１２９—４
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（１．ＣｈａｎｇｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３１６４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐｔ．ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｗｏｎｉｃｋｅｌｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｐｏｗｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｌｌｏｙｐｈａｓｅａｎｄＭｏＳ２ｏｒｇｒａｐｈｉｔｅ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌｉｄｉｎｇａｇａｉｎｓｔＡ１２０３ｃｅｒａｍｉｃｓａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｆｒｏｍ２０ｔｏ６００℃ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇｐｉｎ—ｏｎ—ｄｉｓｋａｐｐａｒａｔｕｓ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｅｌｆ－ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅ—ｓｕｈｓｓｈｏｗｔｈａｔａｔ２０℃ｔｈｅｗｏｒｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｍｉｌｄｓｃｕｆｆｉｎｇａｎｄｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓａｓｗｅｌｌａｓｆｉｎｅｗｅａｒｄｅｂｒｉｓ，ｔｈｅｄｅｂｒｉｓｈａｓｔｈｅｎａｎｏ—ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｅｌｅｖａｔｅｄｔｏ２００℃，ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ．ｔｈｅｗｏｒｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｅｖｅｒｅａｄｈｅｓｉｏｎａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒａｔ６００℃，ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓｒｅｄｕｃｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｏｘｉｄｅｓ，ｔｕｎｇｓｔａｔｅｓａｎｄｓｕｌｆｉｄｅｓｏｎｔｈｅｗｅａｒｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅｗｏｒｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙａｂｒａｓｉｖｅａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｎｉｃｋｅｌａｌｌｏｙ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｌｆ－ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ；ｔｕｎｇｓｔａｔｅ
随着现代科学技术的发展，室温至高温（１０００℃）下具有良好自润滑性能的材料在工业及尖端技术领域中得到了广泛的应用，近年来开展的将自生氧化膜减摩原理应用于高温自润滑合金的研究取得了进展。１。１。Ｎｉ．Ｃｒ．ｓ合金和Ｎｉ．Ｃｒ．ＭｏＳ，合金在高温下同钢对摩时，由于硫和铬形成多种ＣｒｘＳｙ型化合物，既可在合金表面富集成膜，又能向偶件钢表面形成转移膜，从而起到减摩抗磨作用。含硫的镍合金和加人润滑相的金属陶瓷材料一般在较宽温度范围内具有自润滑能力一’５。，因此采用具有自润滑性的镍基复合材料作为陶瓷的摩擦偶件，通过镍基自润滑复合材料提供转移膜润滑，可能是解决陶瓷高温润滑难题的有效途径之一一。。本文作者以Ｎｉ－２０Ｃｒ合金粉末为基体，其
收稿日期：２００５—０ｌ一１０
作者简介：薛茂权（１９７８一），男，硕士，从事材料的改性及摩擦研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｅｍａｏｑ＠１６３．ＣＯｎＬ中添加合金强化元素Ｍｏ、ＡＩ、Ｔｉ、Ｗ和ＭｏＳ：或石墨润滑相，制备了两种Ｎｉ—Ｃｒ基自润滑合金，并考察了合金在室温至６００℃范围内同ＡＩ：Ｏ，陶瓷对摩时的摩擦学性能，并分析了其磨损机理、机械性能及摩擦学行为。
１试验材料和方法
１．１合金制备
用粒度小于４５斗ｍ，纯度高于９６％的Ｎｉ－２０Ｃｒ合金粉末为基体，其中添加一定量的Ｍｏ，ＡＩ，Ｃｏ，Ｔｉ，ｗ粉末，再分别添加６％质量分数的ＭｏＳ：或石墨粉末。充分混合后先冷压成妒５ｍｍｘ１０ｍｍ的盘状，然后将盘状试样一次装入石墨模具内，两个试样之间用石墨片隔开。用日本生产的ＦＶＰＨＰ－Ｒ一１０型富士真空热压机一次完成整组样品制备。热压条件为：热压压力１６ＭＰａ；热压温度１２４０ｏＣ；真空抽至１０。Ｐａ后用氮气保护并开始升温；升温速度２０。Ｃ／ｒａｉｎ；保温保压时间１５ｍｉｎ。
万方数据