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轻合金型材挤压模具长期工作在高接触应力高温强磨损伴随高温氧化的恶劣工况下,要求模具材料同时具备优异的高温持久强度、良好的高温耐磨减摩性能及抗氧化性能,单一材料难以满足要求,开发同时具备上述性能特点的先进复合材料成为必然选择。本文利用等离子熔化沉积快速成形技术,分别以Inconel 718-Ti 51.8-Si 18.2(wt.%),Inconel 718-Ti 44.4-Si 15.6(wt.%),Inconel 718-Ti 37-Si 13(wt.%),Inconel 718-Ti 29.6-Si 10.4-Ni 包 CaF2 10(wt.%),Inconel 718-Ti 22.2-Si 7.8-Ni 包 CaF2 20(wt.%)混合合金粉末为原料,制备了以硬度高,高温耐磨性能及抗氧化性能优异的金属硅化物Ti5Si3为增强相;以具有优异的热稳定性,在500-1000℃范围内均能起到固体润滑作用的CaF2为固体自润滑相,以Inconel 718为基体的高温合金基高温高强耐磨减摩抗氧化多相复合材料,以期满足挤压模具所需的性能要求。论文分析了复合材料的物相组成,观察了复合材料的显微组织结构,测试了复合材料的显微硬度、高温干滑动摩擦磨损性能及高温恒温氧化性能,探讨了复合材料的凝固机理、高温耐磨减摩机理及高温抗氧化机理。研究结果表明:等离子熔化沉积复合材料主要由初生Ti5Si3增强相、CaF2固体润滑相、NiTih基体强化相及γ-(Ni,Fe)或β-Ti固溶体基体组成。当粉末体系中Inconel 718的质量分数为30%和40%时,复合材料的显微组织特征为块状Ti5Si3增强相均匀分布在NiTi2/Ti2N/β-Ti三元共晶基体上;当Inconel 718的质量分数增加到50%时,复合材料的显微组织特征为长条状、不规则块状以及苯环状Ti5Si3增强相均匀分布在Ti5Si3/NiTi2/γ-(Ni,Fe)三元共晶基体上;自润滑相CaF2在基体中主要以颗粒状和颗粒团聚形成的圆形自润滑区域形式存在。与等离子熔化沉积Inconel 718相比,等离子熔化沉积复合材料的硬度提高了 2.3-2.9倍。在高温干滑动摩擦磨损试验条件下,复合材料的磨损失重和摩擦系数明显低于对比样等离子熔化沉积Inconel 718,随着复合材料中CaF2自润滑相含量的增加,复合材料的摩擦系数相应降低,相对耐磨性相应提高,复合材料磨损机理表现为轻微的粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。在800℃恒温氧化50 h的试验条件下,复合材料表现出良好的抗氧化性能,其氧化动力学曲线符合抛物线规律,复合材料良好的高温抗氧化性能源自于其合理的显微组织构成,高温恒温氧化过程中,复合材料表面生成了致密、连续的以TiO2和Fe2O3为主的TiO2/Fe2O3/Cr2O3/NiO/SiO2复合氧化膜。