熱等靜壓Cr3C2/Ni3Al復(fù)合材料的微觀組織及相組成

Ni3Al基合金具有熔點高、密度小、加工硬化性能好、抗高溫氧化性能優(yōu)良等特點。同時，Ni3Al作為典型的金屬間化合物，具有有序的L12面心立方結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使它具有強度-溫度反常特性(即在一定溫度范圍內(nèi),強度隨溫度的升高而升高)，因此Ni3Al基合金常被選作一種優(yōu)異的高溫結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等高新技術(shù)領(lǐng)域。

鋼鐵研究總院的學者采用熱等靜壓技術(shù)(HIP)在1160℃、100MPa條件下制備出Cr3C2/Ni3Al復(fù)合材料，研究了Cr3C2/Ni3Al復(fù)合材料的微觀組織和相組成。結(jié)果表明，Cr3C2初始顆粒首先溶解成Cr和C原子，并往基體中擴散；冷卻過程中，溶解的Cr和C原子轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Cr7C3結(jié)構(gòu)；由于Ni3Al合金中的Fe易與C形成穩(wěn)定碳化物，促使Fe原子從基體中往Cr7C3結(jié)構(gòu)中發(fā)生上坡擴散，并取代Cr7C3結(jié)構(gòu)中的部分Cr原子形成M7C3(M為Cr、Fe，余同)結(jié)構(gòu)的擴散相。當Cr3C2初始顆粒較大時，在高溫過程中，Cr3C2顆粒未能全部溶解，而未溶解的Cr3C2顆粒芯部在冷卻過程中仍保持為Cr3C2結(jié)構(gòu)。該條件下制備的Cr3C2/Ni3Al復(fù)合材料主要由Cr3C2硬芯相、M7C3擴散相和γ′-Ni3Al基材相組成，其中Cr3C2硬芯相和γ′-Ni3Al基材相通過M7C3擴散相形成良好的擴散連接；該結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料磨損后表面Cr3C2顆粒末發(fā)生剝落且溝槽在鉻碳化物處發(fā)生中斷，表現(xiàn)出良好的耐磨性。