K417G合金的环境致脆磨损机理

采用可控气氛磨损试验机测试含有Ni3Al相的K417 G合金在不同相对湿度空气、真空、氧气、氮气、二氧化碳、氢气和氩气下的摩擦磨损性能,用SEM观察磨损表面形貌,基于线弹性力学计算表面裂纹应力强度因子KI,依据能量学计算合金元素的环境敏感性,研究合金的环境致脆磨损机理。结果表明:磨损工况下,高相对湿度空气中的水蒸汽是导致K417G合金发生氢致脆性磨损的腐蚀介质,水蒸汽与合金中的γ′-Ni3Al反应生成的原子态H导致环境脆性,环境脆性裂纹源在γ/γ′界面以及碳化物与合金基体界面形核,裂纹既沿着γ/γ′界面以及碳化物与合金基体界面扩展,又进入γ′晶粒;合金表面裂纹的应力强度因子KI小于合金的断裂韧性KIC,接触应力不导致磨损表面裂纹;能量学计算表明,空气下,磨损表面裂纹的产生与Al的含量有关,Al的临界含量为5.53%(原子分数)。

室温大气环境下K417G合金及其表面Ni(Co)CrAlYSi涂层的磨损特性

研究K417G合金及其表面Ni(Co)CrAlYSi涂层在室温大气环境下的磨损特性。结果表明:K417G合金及其表面Ni(Co)CrAlYSi涂层的磨损受磨损亚表层疲劳脱层和磨损表面环境脆性的共同作用,致使其磨损率高于纯Ni的。在磨损过程中,环境脆性逐渐作用于磨损表面,磨损表面的裂纹源在γ/γ′界面以及碳化物与合金基体界面形核,裂纹既沿着γ/γ′面以及碳化物与合金基体界面扩展,又进入γ′晶粒,呈现沿晶和穿晶混合状。

Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金和Ni_(3)Al-Ni_(3)V(Zr)合金的微观组织与磨损特性

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、磨损实验和力学和能量学计算等研究了Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金和Ni_(3)Al-Ni_(3)V(Zr)合金的微观组织和磨损机理。结果表明:Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金的组织主要由Ni_(3)Al相和Ni_(3)Al+Ni_(3)V相构成,裂纹在合金磨损表面萌生,扩展方向与表面约呈18°;力学计算表明,Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金的摩擦接触表面呈塑性接触状态,裂纹应力强度因子小于合金断裂韧性,接触应力不会导致裂纹产生;能量学计算表明,空气中的水汽与Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金中的Ni_(3)Al相反应生成H,导致合金发生磨损环境致脆。Ni_(3)Al-Ni_(3)V(Zr)合金的组织主要由Ni_(3)Al相、Ni_(3)Al+Ni_(3)V相以及晶界处的富Zr相和Ni_(3)Zr相构成,Zr固溶在Ni_(3)Al相和Ni_(3)Al+Ni_(3)V相中;Zr抑制了Ni_(3)Al-Ni_(3)V(Zr)合金的环境脆性,合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,磨损性能优于Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金;Ni_(3)Al-Ni_(3)V(Zr)合金经不同工艺热处理后,可以得到具有纳米或微米尺度的Ni_(3)Al相,其中,具有纳米尺度的Ni_(3)Al相的合金的硬度高,磨损性能良好。