·1148 工程科学学报，第38卷，第8期 除了原始N,A!粉末中的主要成分外，还出现了少量 原始颗粒之间发生了互扩散作用，Cr,C,颗粒中的C Cr和C元素信号峰.由此可以推断，在热等静压条件 和C元素往基体相中发生扩散，而NiAl颗粒中的Fe 下，CrC2/Ni,Al复合材料中Ni3Al原始颗粒和CrC2 和Ni元素往强化相中发生扩散. 2500f 1500 (b) 2000 1200 Cr 81500 900 e Cr 500 300 Cr 八 4 能异从eV 能量eV 1500- (e) 1200 Ni 最 900- 600 300- 0-八 Cr Cr 4 6 能量eV 图4Cr3C2/NiAl复合材料中不同相的能谱结果.(a)硬芯相：(b)扩散相：(c)基材相 Fig.4 Energy spectra of different phases in the CraC2/NiAl composites:(a)hard core phase:(b)diffusion phase:(c)matrix phase 采用甘油对Cr,C2/Ni3A复合材料进行电解，提取 C/C原子比，使得颗粒中心区域（即硬芯相）仍是 出强化相，然后分别对基体相和强化相进行X射线衍 Cr,C2结构. 射测试，结果如图5所示.结果表明，基体相主要是 25000 7500 Ni,Al结构，强化相中主要存在Cr,C2和M,C,(M=Cr, Ni.Al 20000 M.C,(M=Cr,Fe.Ni) 6000 Fe,Ni)两种结构.结合X射线衍射和上述能谱分析 Cr C. 结果，表明硬芯相为Cr,C2结构，扩散相为M,C,(M= 15000 4500 Cr,Fe,Ni)结构.这种结构的形成是因为Cr,C,颗粒 R8 10000 3000 的熔点(1890℃)高于试验温度(1130~1160℃)，其不 会发生完全熔化：但在高温高压下，Cr,C2颗粒会部分 500 1500 或全部发生溶解，同时颗粒外围的C和C元素向基体 中发生扩散（与上述能谱分析结果相一致）；由于C 动40500008 29) 和C元素的扩散，会消耗Cr,C,颗粒中Cr和C含量并 图5Cr3C2/NiAI复合材料中基体相(a)和强化相(b)的X射 扰乱碳化物中的Cr/C原子比，使得外围碳化物颗粒在 线衍射谱 冷却过程中再结晶为稳定结构的Cr,C,结构6-切：同 Fig.5 X-tay diffraction patterns of the matrix phase (a)and the 时，由于Fe易与碳化物中的C形成稳定碳化物，使得 strengthening phase (b)in the CrC2/Ni Al composites 基体相中的Fe往碳化物中发生扩散；而Fe原子和Cr 原子的晶体结构相似，原子半径相近，会置换C,C,结 2.2硬度分析 构中的部分Cr原子，形成M,C,(M=Cr,Fe,Ni)结 硬度是影响材料耐磨性能的一个重要因素，本试 构.然而，当添加的CrC2颗粒尺寸稍大时，颗粒中心 验对NiAl合金和CC,含量不同的Cr,C2/NiAl复合 区域还没发生Cr和C元素向基体中的扩散，不会扰乱 材料分别进行洛氏硬度HRC测量.图6为Ni,AI合金工程科学学报，第 38 卷，第 8 期 除了原始 Ni3Al 粉末中的主要成分外，还出现了少量 Cr 和 C 元素信号峰． 由此可以推断，在热等静压条件 下，Cr3C2 /Ni3Al 复合材料中 Ni3Al 原始颗粒和 Cr3C2 原始颗粒之间发生了互扩散作用，Cr3C2 颗粒中的 Cr 和 C 元素往基体相中发生扩散，而 Ni3Al 颗粒中的 Fe 和 Ni 元素往强化相中发生扩散． 图 4 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料中不同相的能谱结果． ( a) 硬芯相; ( b) 扩散相; ( c) 基材相 Fig． 4 Energy spectra of different phases in the Cr3C2 /Ni3Al composites: ( a) hard core phase; ( b) diffusion phase; ( c) matrix phase 采用甘油对 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料进行电解，提取 出强化相，然后分别对基体相和强化相进行 X 射线衍 射测试，结果如图 5 所示． 结果表明，基体相主要是 Ni3Al 结构，强化相中主要存在 Cr3C2 和 M7C3 ( M = Cr， Fe，Ni) 两种结构． 结合 X 射线衍射和上述能谱分析 结果，表明硬芯相为 Cr3C2 结构，扩散相为 M7 C3 ( M = Cr，Fe，Ni) 结构． 这种结构的形成是因为 Cr3C2 颗粒 的熔点( 1890 ℃ ) 高于试验温度( 1130 ～ 1160 ℃ ) ，其不 会发生完全熔化; 但在高温高压下，Cr3C2 颗粒会部分 或全部发生溶解，同时颗粒外围的 Cr 和 C 元素向基体 中发生扩散 ( 与上述能谱分析结果相一致) ; 由于 Cr 和 C 元素的扩散，会消耗 Cr3C2 颗粒中 Cr 和 C 含量并 扰乱碳化物中的 Cr /C 原子比，使得外围碳化物颗粒在 冷却过程中再结晶为稳定结构的 Cr7 C3 结构［16--17］; 同 时，由于 Fe 易与碳化物中的 C 形成稳定碳化物，使得 基体相中的 Fe 往碳化物中发生扩散; 而 Fe 原子和 Cr 原子的晶体结构相似，原子半径相近，会置换 Cr7 C3结 构中的部分 Cr 原子，形成 M7 C3 ( M = Cr，Fe，Ni) 结 构． 然而，当添加的 Cr3C2 颗粒尺寸稍大时，颗粒中心 区域还没发生 Cr 和 C 元素向基体中的扩散，不会扰乱 Cr /C 原子 比，使 得 颗 粒 中 心 区 域 ( 即 硬 芯 相) 仍 是 Cr3C2 结构． 图 5 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料中基体相( a) 和强化相( b) 的 X 射 线衍射谱 Fig． 5 X-ray diffraction patterns of the matrix phase ( a) and the strengthening phase ( b) in the Cr3C2 /Ni3Al composites 2. 2 硬度分析 硬度是影响材料耐磨性能的一个重要因素，本试 验对 Ni3Al 合金和 Cr3C2 含量不同的 Cr3C2 /Ni3Al 复合 材料分别进行洛氏硬度 HＲC 测量． 图 6 为 Ni3Al 合金 · 8411 ·