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循环流化床锅炉火力发电技术的发展对高温冲蚀磨损防护材料的要求越来越高,传统耐磨材料已不能完全满足这种需求,研发高性能、低成本和长寿命新型耐高温磨损材料具有重要的现实意义。本文提出以硅铁/钼铁合金、氧化铝和氮化硅粉体为主要原料氮化烧结制备Fe-Mo-Sialon系金属/合金复合陶瓷基耐磨材料的技术思路。较系统地研究了Fe-Mo-Sialon系复相材料的制备技术,分析了原料配比、烧结温度和合金加入量等工艺参数对材料物相组成、显微结构和力学性能的影响规律,探讨了合金相在Sialon基材料中的分布行为和韧化机制。借助自主研制的高温冲蚀试验机研究了该材料的冲蚀磨损行为,探讨了高温冲蚀磨损机理,讨论了材料组成、结构与高温冲蚀磨损性能之间的关系。原料配比和氮化烧结温度对Fe-Mo-Sialon系复相材料的物相、性能和结构影响显著。反应烧结FeMo-Sialon材料主要物相包括β-Sialon、MoSi2和Fe3Si。Fe-Sialon材料主要物相包括β-Sialon和Fe3Si/FeSi2。随烧结温度升高,Sialon晶粒向规则六方长柱状转变,材料抗弯强度逐渐增大。微米级合金颗粒以不连续相的形式分散于陶瓷基体中,Sialon晶粒呈长柱状,赋予材料较好的力学性能。Fe-Sialon材料抗弯强度可达到200-250 MPa,洛氏硬度75-85 HRA。热压烧结制备了FeMo-Sialon复相材料,其主要物相包括β-Sialon、FeMo、Mo、FeSi2和少量Y-Si-Al-O-N玻璃相。随合金相加入量的增加,材料的韧性和强度呈先增大后减小趋势,硬度略有下降。合金相的加入能够显著提高材料的韧性,最高达60 %。加入19.3 wt.% FeMo70合金的试样具有最好的综合力学性能,断裂韧性、抗弯强度、维式硬度(Hv0.5)和洛氏硬度(HRA)可分别达到7.7 MPa·m1/2、426.7 MPa、19 GPa和88,对比试样β-Sialon陶瓷的相应性能为4.9 MPa·m1/2、320.5 MPa、21 GPa和91。部分合金颗粒位于Sialon晶粒的晶界,细小长柱状Sialon晶粒彼此交织互锁,赋予材料优良的强度和韧性。氮化反应烧结制备的Fe-Sialon材料含有交织互锁的抗冲蚀能力较强的长柱状Sialon晶粒和不连续分布的Si-Fe合金颗粒,表现出优异的抗高温冲蚀磨损性能,优于Al2O3陶瓷。随温度升高冲蚀率先增大后减小,最大和最小冲蚀率分别出现在800℃和1200℃。高温冲蚀磨损机理以脆性冲蚀为主。Fe-Sialon复相材料有希望成为部分工业领域Al2O3耐磨陶瓷的候选替代材料。