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    碳化铬/Ni 3Al复合材料的高温抗氧化性能

    2017-8-12 7:00:07      点击：
    Ni3Al基合金作为新型的高温材料具有优异的高温力学性能、 高温抗氧化腐蚀性能以及高温耐磨性能, 碳化铬是性能非常优异的高温耐磨硬质点, 具有高的热硬度和优异的高温抗磨损性。将碳化铬加入到Ni3Al基体材料中, 可使两种材料优势互补, 得到高温耐磨性能优良的碳化铬 /N i 3A l复合材料。
    与传统高温耐磨材料钴基 Stellite合金相比, 碳化铬 /N i 3A l复合材 料具有更高的高温硬度和耐磨性能, 是一种极具潜力的新型耐磨材料。 在高温环境下服役, 氧化往往促进材料的磨损失效。研究发现, 碳化钨 /N iCrA lSi 复合材料在真空或氩气保护环境下具有优异的高温耐磨粒磨损性能,但在空气中使用时由于碳化钨发生严重氧化而降低复合材料的耐磨性能。而碳化铬 / N iCrA lSi复合材料也具有优良的高温耐磨性能, 并因为碳化铬具有优良的高温抗氧化性能而使得该材料适于在大气环境中服役。研究发现, 碳化物的抗氧化稳定性以及碳化物与基体的氧化协同性对合金在大气气氛中的高温耐磨性起着重要作用, 在 Cr-N i合金铸铁中, 碳化物在高温氧化气氛中将优先于合金基体发生氧化腐蚀, 使合金的耐磨性得到极大损害。对于高温耐磨材料来说, 良好的高温抗氧化性能是必备的。
    对碳化铬 /N i 3Al复合材料的高温抗氧化性能研究。
    ( 1)碳化铬 /Ni3Al复合材料具有优良的高温抗 氧化性能, 其大气中 1000 /100h氧化速率仅为 Stellite 12合金的 1/2。与 Stellite 12合金相比, 碳化 铬 /N i 3A l复合材料表面形成的氧化膜致密、 完整, 碳 化铬具有良好的高温稳定性并与 N i 3A l基体有较好 的氧化协同性, 从而可得到基体有力支撑以发挥抵 抗磨料磨损的作用。
    ( 2) 碳化铬 /Ni3Al复合材料抗氧化性能比Stellite12合金更加优异的原因在于前者表面形成 的氧化膜高温稳定性更高, 氧化物生长所产生的内 应力更小。
    ( 3) Cr3C2 在堆焊过程中发生溶解, 使部分溶解的 Cr(约为 3 . 5w% t )固溶于N i 3A l基体中, 而铬的存在促进了Ni3Al基体氧化时大量 -Al2O3的形成, 有效地改善了复合材料的抗氧化性能。