傅丽华等：Cr,C2含量对CC,/Ni,Al复合材料摩擦磨损性能的影响 ·1149· 和Cr,C,Ni,A1复合材料的洛氏硬度HRC结果.随着 验研究条件下，Ni,Al合金的磨损量为2.18mg;当 Cr,C2含量的提高，Cr,C,Ni,Al复合材料硬度显著增 Cr,C2添加的体积分数为6%时，CrC2Ni3A1复合材料 加.NiA1合金硬度为43.23HRC:体积分数为6%的 的磨损量明显减少(0.50mg),约为Ni3Al合金磨损量 CrC2加入Ni,Al基体中，硬度上升到48.07HRC:当 的25%；当Cr,C2的体积分数达到24%时，CrC2/ CrC2/Ni,Al复合材料中CrC2体积分数为18%时，硬 Ni,Al复合材料的磨损量仅为0.20mg.图中结果表 度达到54.37HRC.与NiAI合金比较，Cr,C2/Ni3A复 明，随着Ni,Al基体中Cr,C2比例的增大，Cr,C2/Ni,Al 合材料硬度显著提高的原因在于：一方面，C,C2硬度 复合材料耐磨性能显著提高.体积分数为6%~24% (约为24.41GPa)远高于Ni,Al硬度（约为4.16GPa),的Cr,C2加入Ni,Al基体中，与Ni,A合金相比，Cr,C,/ Cr,C,添加至Ni,Al基体中，提升了材料的整体硬度：Ni,A1复合材料的耐磨性能提高了4~10倍.图7(b) 另一方面，在热等静压过程中Cr,C,中的Cr元素向 所示的是Ni,Al合金和Cr,C2含量不同的Cr,C,/Ni,AI NiAl基体中扩散，而Cr是强化NiAl基合金的常用 复合材料的对磨盘磨损量变化趋势图.N,Al合金对 元素，它有固溶强化作用，能在一定程度上提高合金的 磨盘的磨损量为2.34mg:当Ni3Al合金中添加Cr,C2 强度和硬度，因此CrC,/Ni,A1复合材料硬度提高.文 的体积分数为6%时，其对磨盘的磨损量明显上升，达 中对对磨灰铸铁进行了布氏硬度测量，约为210HB, 到了3.27mg,约为Ni,A1合金对磨盘磨损量的1.4 相当于15.6HRC. 倍：随着Cr,C2含量进一步增加，Cr,C2/NiAl复合材 70 料对磨盘的磨损量反而逐渐减小，当Cr,C,的体积分 数为24%时，其对磨盘的磨损量降为2.49mg,与N3A1 60 合金对磨盘的磨损量相当.由此可知，C,C,添加后对 对磨盘有一定的损害作用，但随Cr,C2添加量的增大， 这种损害作用逐渐减少.表2为Ni,Al合金和Cr,C2 50 ■ 含量不同的C,C,/NiAl复合材料的摩擦系数值.表 ◇ 中结果表明，文中体系的摩擦系数在0.75~0.80的左 40 右波动，Cr,C,颗粒的添加对体系摩擦系数的影响规 律不明显.这是因为摩擦系数受到材料性质（如硬度、 30 10 15 25 强度和刚度)、表面粗糙度、工况参数等多个因素的影 Cr,C,的体积分数/% 表2样品的平均摩擦系数 图6Ni3A1合金和Cr3C2含量不同的CrC2INi3Al复合材料的 Table 2 Average friction coefficients of samples 硬度 样品 平均摩擦系数 Fig.6 Hardness of the Ni,Al-alloy and CrC2/Ni,Al composites NACl 0.76±0.05 with various Cra C2 contents Nac2 0.75±0.03 2.3摩擦磨损性能 NAC3 0.78±0.07 NAC4 NiAl合金和CrC2含量不同的Cr,C2/NiAI复合 0.80±0.06 NAC5 0.78±0.04 材料的磨损量结果如图7(a)所示.由图可知，在本试 251回 40间 2.0 3.5 △ 1.5 3.0 1.0 0.5 2.5 1015 2.0 20 25 0 101520 25 r,C,的体积分数/% CrC,的体积分数% 图7Cr3C2含量对Cr3C2/NiAl复合材料(a)和对磨盘(b)磨损量的影响 Fig.7 Effects of CraC content on the wear of the CraC2/NiAl composites (a)and counterpart disks (b)傅丽华等: Cr3C2 含量对 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料摩擦磨损性能的影响 和 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料的洛氏硬度 HＲC 结果． 随着 Cr3C2 含量的提高，Cr3C2 /Ni3Al 复合材料硬度显著增 加． Ni3Al 合金硬度为 43. 23 HＲC; 体积分数为 6% 的 Cr3C2 加入 Ni3Al 基体中，硬度上升到 48. 07 HＲC; 当 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料中 Cr3C2 体积分数为 18% 时，硬 度达到 54. 37 HＲC． 与 Ni3Al 合金比较，Cr3C2 /Ni3Al 复 合材料硬度显著提高的原因在于: 一方面，Cr3C2 硬度 ( 约为 24. 41 GPa) 远高于 Ni3Al 硬度( 约为 4. 16 GPa) ， Cr3C2 添加至 Ni3Al 基体中，提升了材料的整体硬度; 另一方面，在热等静压过程中 Cr3C2 中的 Cr 元素向 Ni3Al 基体中扩散，而 Cr 是强化 Ni3Al 基合金的常用 元素，它有固溶强化作用，能在一定程度上提高合金的 强度和硬度，因此 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料硬度提高． 文 中对对磨灰铸铁进行了布氏硬度测量，约为 210 HB， 相当于 15. 6 HＲC． 图 6 Ni3Al 合金和 Cr3C2 含量不同的 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料的 硬度 Fig． 6 Hardness of the Ni3Al-alloy and Cr3C2 /Ni3Al composites with various Cr3C2 contents 图 7 Cr3C2 含量对 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料( a) 和对磨盘( b) 磨损量的影响 Fig． 7 Effects of Cr3C2 content on the wear of the Cr3C2 /Ni3Al composites ( a) and counterpart disks ( b) 2. 3 摩擦磨损性能 Ni3Al 合金和 Cr3C2 含量不同的 Cr3C2 /Ni3Al 复合 材料的磨损量结果如图 7( a) 所示． 由图可知，在本试 验研 究 条 件 下，Ni3Al 合金的磨损量为 2. 18 mg; 当 Cr3C2 添加的体积分数为6% 时，Cr3C2 /Ni3Al 复合材料 的磨损量明显减少( 0. 50 mg) ，约为 Ni3Al 合金磨损量 的 25% ; 当 Cr3C2 的 体 积 分 数 达 到 24% 时，Cr3C2 / Ni3Al 复合材料的磨损量仅为 0. 20 mg． 图中结果表 明，随着 Ni3Al 基体中 Cr3C2 比例的增大，Cr3C2 /Ni3Al 复合材料耐磨性能显著提高． 体积分数为 6% ～ 24% 的 Cr3C2 加入 Ni3Al 基体中，与 Ni3Al 合金相比，Cr3C2 / Ni3Al 复合材料的耐磨性能提高了 4 ～ 10 倍． 图 7( b) 所示的是 Ni3Al 合金和 Cr3C2 含量不同的 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料的对磨盘磨损量变化趋势图． Ni3Al 合金对 磨盘的磨损量为 2. 34 mg; 当 Ni3Al 合金中添加 Cr3C2 的体积分数为 6% 时，其对磨盘的磨损量明显上升，达 到了 3. 27 mg，约为 Ni3Al 合金对磨盘磨损量的 1. 4 倍; 随着 Cr3C2 含量进一步增加，Cr3C2 /Ni3Al 复合材 料对磨盘的磨损量反而逐渐减小，当 Cr3C2 的体积分 数为 24% 时，其对磨盘的磨损量降为 2. 49 mg，与 Ni3Al 合金对磨盘的磨损量相当． 由此可知，Cr3C2 添加后对 对磨盘有一定的损害作用，但随 Cr3C2 添加量的增大， 这种损害作用逐渐减少． 表 2 为 Ni3Al 合金和 Cr3C2 含量不同的 Cr3C2 /Ni3Al 复合材料的摩擦系数值． 表 中结果表明，文中体系的摩擦系数在 0. 75 ～ 0. 80 的左 右波动，Cr3C2 颗粒的添加对体系摩擦系数的影响规 律不明显． 这是因为摩擦系数受到材料性质( 如硬度、 强 度和刚度) 、表面粗糙度、工况参数等多个因素的影 表 2 样品的平均摩擦系数 Table 2 Average friction coefficients of samples 样品 平均摩擦系数 NAC1 0. 76 ± 0. 05 NAC2 0. 75 ± 0. 03 NAC3 0. 78 ± 0. 07 NAC4 0. 80 ± 0. 06 NAC5 0. 78 ± 0. 04 · 9411 ·