114 / 2021-11-27 14:52:40

宽温域内Haynes 25合金原位氧化及摩擦学性能

钴基合金；宽温域；磨损；釉质层

Haynes 25合金作为一种具有代表性的钴基高温合金，它具有优良的高温强度和良好的耐磨性和抗氧化性，常被广泛应用于各种工业设备中的移动部件。本研究采用旋转式球-盘摩擦装置，在25℃～800℃的模拟温度下，对Haynes 25合金与Si₃N₄陶瓷球构成的摩擦系统的干摩擦性能进行了实验研究。通过对表面形貌和亚表层组织的结构变化进行表征，阐明了高温磨损机理和摩擦适应性。结果表明，摩擦系数随着温度的升高而明显降低；除400℃外，摩擦在其余温度点基本保持较低数值。400℃时，材料表面发生轻微到严重磨损的过渡阶段。通过对摩擦试验后磨损表面的分析表明，摩擦温度诱导形成的非均匀氧化层对降低摩擦磨损有积极作用。高温促进了致密、光滑釉层的形成，并且高温促使釉层在摩擦过程中发生元素分层富集行为。800℃下，相关元素的热选择性转移有利于在接触界面形成不同浓度梯度元素分布的釉质层。在摩擦热-力耦合作用下形成的类“三明治”结构氧化釉层极为有效地抑制了磨损。通过模拟实际工况开展的热循环摩擦试验，有效揭示了高低温转换过程对摩擦磨损的影响。