·120. 工程科学学报，第41卷，第1期 洛氏硬度.Ni,Al合金的洛氏硬度值约为43HRC, 2.2磨损性能及磨损机制分析 Cr,C,/Ni3Al复合材料的洛氏硬度值高于Ni,Al合 图4给出了Ni,Al合金和CrC,/NiA复合材 金的洛氏硬度值，约为48HRC,即CxC2颗粒的添 料摩擦磨损后的体积磨损量.在本研究实验条件 加提高了复合材料的整体硬度. 下，Ni,Al合金的体积磨损量约为0.78mm3,而 Ni CrC,体积分数为6%的CrC,/Ni,Al复合材料的体 12 Ni,Al (Ni.Al合金) Ni,AlCr,C,/Ni,A1复合材料) 积磨损量约为0.33mm3,添加少量Cr,C2强化相能 M.C: 够明显提高Cr3C,/Ni3A1复合材料的耐磨性.对 CrC生 Ni,Al合金和CrC,Ni,Al复合材料磨损后的表面 形貌进行观察，结果如图5所示.由图5可知，在摩 擦磨损过程中，Ni3Al合金和Cr3C2/Ni3A复合材料 表面发生了典型的磨粒磨损现象.NiAl合金表面 发生磨粒磨损之后留下的划痕深而宽，而CrC,/ Ni,A1复合材料表面的划痕明显变浅变小，且划痕变 0.07 0.14 0.21 0.28 0.35 位移μm 得不连续.这是由于Cr,C2/Ni,Al复合材料微观组 图3Ni4Al合金和Cr3C,/NiAl复合材料中各组成相纳米硬度 织中均匀分布着碳化物强化相，而碳化物强化相微 测试的加载卸载曲线 突体能把摩擦副相互隔开，一定程度上减少了摩擦 Fig.3 Loading and unloading curves of nanoindentation measure- 副间的直接相互作用.另外，碳化物强化相的硬度 ment for different constitution phases in the Nia Al-alloy and CraC2/ 较高，在磨粒切削过程中，其能与磨粒发生撞击，阻 Nis Al composites 60 1.2 表1Ni3Al合金和Cr3C2/NiA1复合材料中各组成相的纳米压痕 结果 0.9 Table 1 Nanoindentation measurement results of different constitution phases in the Ni Al-alloy and CraC2/Ni;Al composites 30 0.6 最大深度 纳米硬度， 弹性模量， 材料 相组成 h/μm H/GPa E/GPa 15 第二相 0.315 NiA合金 3.14 160.89 基材相 0.265 5.32 197.58 Ni,Al Cr C/Ni,Al Ni,Al Cr C/Ni,Al 合金复合材料 合金复合材料 硬芯相 0.149 18.24 352.60 材料 CraC2/Ni:Al 图4Ni4Al合金和Cr3C2/Ni,Al复合材料的硬度和磨损量结果 扩散相 0.158 16.73 复合材料 291.76 Fig.4 Hardness and volume loss of the Ni;Al-alloy and Cr,C2/ 基材相 0.240 6.34 211.81 Ni:Al composites 图5NiAl合金和CrC2/Ni,A1复合材料磨损表面形貌.(a)NiA合金：(b)CrC2/Ni3Al复合材料 Fig.5 Morphologies of the worn surface of the Nis Al-alloy and Cr C2/Ni:Al composites:(a)Ni,Al-alloy;(b)Cr C/Ni Al composites工程科学学报,第 41 卷,第 1 期 洛氏硬度. Ni 3Al 合金的洛氏硬度值约为 43 HRC, Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料的洛氏硬度值高于 Ni 3Al 合 金的洛氏硬度值,约为 48 HRC,即 Cr3C2 颗粒的添 加提高了复合材料的整体硬度. 图 3 Ni3Al 合金和 Cr3C2 / Ni3Al 复合材料中各组成相纳米硬度 测试的加载卸载曲线 Fig. 3 Loading and unloading curves of nanoindentation measure鄄 ment for different constitution phases in the Ni3Al鄄alloy and Cr3C2 / Ni3Al composites 表 1 Ni3Al 合金和 Cr3C2 / Ni3Al 复合材料中各组成相的纳米压痕 结果 Table 1 Nanoindentation measurement results of different constitution phases in the Ni3Al鄄alloy and Cr3C2 / Ni3Al composites 材料 相组成 最大深度, h / 滋m 纳米硬度, H/ GPa 弹性模量, E/ GPa Ni3Al 合金 第二相 0郾 315 3郾 14 160郾 89 基材相 0郾 265 5郾 32 197郾 58 Cr3C2 / Ni3Al 硬芯相 0郾 149 18郾 24 352郾 60 复合材料 扩散相 0郾 158 16郾 73 291郾 76 基材相 0郾 240 6郾 34 211郾 81 图 5 Ni3Al 合金和 Cr3C2 / Ni3Al 复合材料磨损表面形貌. (a) Ni3Al 合金;(b) Cr3C2 / Ni3Al 复合材料 Fig. 5 Morphologies of the worn surface of the Ni3Al鄄alloy and Cr3C2 / Ni3Al composites: (a) Ni3Al鄄alloy; (b) Cr3C2 / Ni3Al composites 2郾 2 磨损性能及磨损机制分析 图 4 给出了 Ni 3Al 合金和 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材 料摩擦磨损后的体积磨损量. 在本研究实验条件 下,Ni 3Al 合 金 的 体 积 磨 损 量 约 为 0郾 78 mm 3 , 而 Cr3C2 体积分数为 6% 的 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料的体 积磨损量约为 0郾 33 mm 3 ,添加少量 Cr3C2 强化相能 够明显提高 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料的耐磨性. 对 Ni 3Al 合金和 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料磨损后的表面 形貌进行观察,结果如图 5 所示. 由图 5 可知,在摩 擦磨损过程中,Ni 3Al 合金和 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料 表面发生了典型的磨粒磨损现象. Ni 3Al 合金表面 发生磨粒磨损之后留下的划痕深而宽,而 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料表面的划痕明显变浅变小,且划痕变 得不连续. 这是由于 Cr3C2 / Ni 3Al 复合材料微观组 织中均匀分布着碳化物强化相,而碳化物强化相微 突体能把摩擦副相互隔开,一定程度上减少了摩擦 副间的直接相互作用. 另外,碳化物强化相的硬度 较高,在磨粒切削过程中,其能与磨粒发生撞击,阻 图 4 Ni3Al 合金和 Cr3C2 / Ni3Al 复合材料的硬度和磨损量结果 Fig. 4 Hardness and volume loss of the Ni3Al鄄alloy and Cr3C2 / Ni3Al composites ·120·