Cr元素对Ni3Al合金高温干摩擦磨损性能的影响(3)

1.2.3对断裂的影响 Ni3Al合金一般都是沿晶断裂的,上面说到加入Mg、Li可以改变晶界断裂的形式。Liu[33]和Takasugi[34]经过仔细研究但是都未发现在晶界处有杂


1.2.3对断裂的影响

Ni3Al合金一般都是沿晶断裂的,上面说到加入Mg、Li可以改变晶界断裂的形式。Liu[33]和Takasugi[34]经过仔细研究但是都未发现在晶界处有杂质元素存在的。L12型晶界结构的合金的晶界断裂可能和合金组成的两个元素的负电性有关系,当然也可能与其它因素有关。如A3B中、原子价、原子大小及差有序能等。在某一特定环境下,Ni3Al将表现出晶界脆性,比如在水汽、空气和普通真空条件下。这时候合金都可以表现为沿晶脆性断裂,但是在室温氧气环境下却仍有很高的塑性,并不表现出晶界脆性。合金Al含量与Ni3Al晶界脆性息息相关,当Al含量超过25%时晶界脆性表现的比较严重,此时晶界脆性严重到即使加B也无法降低,所以一般Ni3Al合金均是亚当量的[35-36]。当有序的Ni3Alγ'相被加入到无序的Niγ相中,会导致Ni基合金中的氢脆化,从而限制了合金在高温方面的应用。 添加少量B可以提高Ni-Ni3Al的氢脆化效果,这主要是因为当B分散到晶界中,会增加合金的韧性[37]。

1.2.4对延展性的影响

加入少量B在提升合金的韧性的同时也可以提高延展性。实验环境为空气时, 温度的的不断升高,多晶Ni3Al + B的延展性大大降低,并且在600至800°C的范围内具有显着的延展性最小值[38]。所以这种合金制备方法只适用于800°C以上,高温下合金的延展性进过了最小值会有所提升。或者改变试验环境,在真空这种现象就不严重了,另一种方法就是加入Cr,也能达到目的。通过微合金化方法并加入锰、铪或铁可以提高Ni3Al的延展性。对于先进的合金相对于工业合金的固溶强化,铪和铁的添加显示出非常高的强度和10%的密度降低,通过低温使用的冷加工强度进一步提高是有用的。袁泽喜等发现了含铈为0.011%的Ni3Al合金,通过在550℃等温120h或者在1200℃等温0.5h的处理后,室温延伸率有了不小的提高,可以达到16%,极限强度也可以达到900MPa左右,第二相在晶内成块状,由沿晶断裂变为穿晶断裂,并且拥有较好的综合机械性能 [39]。

1.3摩擦与磨损

1.3.1概述

摩擦是两物体在接触后在接触表面发生相对滑动时有一个会阻碍它发生滑动的切向阻力。磨损是因为工作零件表面发生摩擦然后导致物质持续的损失,是物体发生相对运动使材料表面损失的现象。摩擦磨损现象很早就被人类认识到了,但是研究磨损却是在近几百年开始的 [40]。

1.3.2研究摩擦磨损需要的主要参数

在研究摩擦磨损性能的过程中,主要用来表现摩擦性能的参数有两个,分别是摩擦系数和磨损率。

(1)  摩擦系数

摩擦系数是决定材料摩擦磨损特性的一个主要参数。比如作为制动材料,需要材料有较大的摩擦系数,并且具有长时间工作的能力。摩擦系数的高低取决对磨的两种材料,所以试验中对摩擦副的选择也有要求。不同的摩擦副可能导致摩擦系数也不同。温度也会影响摩擦系数,高温下,对磨材料表面会有严重的黏着,摩擦系数会比常温高。

(2) 磨损率

研究摩擦磨损的时候磨损率是最主要的数据之一,可以用来评价材料的耐磨性磨。一般在做干摩擦试验时,磨损率可以通过试样单位低级磨损量或者单位距离磨损量得到。而磨损率主要由几个因素决定,分别是所加载荷,试样的滑动速度,热处理工艺和温度。因为这些因素每个都能影响磨损率,所以想要研究就比较困难。

1.3.3摩擦的分类

根据摩擦副的运动状态不同,摩擦可以分类为:

(1)静摩擦:物体在做宏观运动前发生的难以观察的微观滑动,这种微观滑动所产生的摩擦力称为静摩擦。

(2)动摩擦:两个物体相对运动,所产生的摩擦力为动摩擦。应为是宏观运动,所以可以观察到。通常情况下,最大静摩擦系数要大于动摩擦系数[41]。