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发动机涡轮盘涡轮叶片榫头部位在承受复杂应力的同时长期承受高温微动磨损,要求叶片应同时具备优异的高温持久强度及良好的高温耐磨性。单一高温合金材料不具备如此多优良性能,开发综合高温力学性能优异及高温耐磨性良好的先进高温合金基复合材料成为必然选择。本文以成分配比(wt.%)分别为Inconel 718-Cr50.4-Si9.6,Inconel 718-Cr58.8-Si11.2,Inconel 718-Cr58.8-Si11.2-Ti8.3-镍包石墨1.7,Inconel 718-Cr54.6-Si10.4-Ti12.5-镍包石墨2.5和Inconel 718-Cr50.4-Si9.6-Ti16.7-镍包石墨3.3的系列混合粉末为原料,利用等离子熔化沉积快速成形技术制备了以具有高熔点、高模量、高温硬度高、高温耐磨性优异的过渡族金属硅化物Cr3Si为高温耐磨增强相,以具有高熔点、较负的吉布斯自由能、适中的密度、高硬度、高模量、优异的耐磨性及热稳定性的金属陶瓷相Ti C为联合增强相,以镍基高温合金Inconel 718为基体的高温高强耐磨高温合金基复合材料,以期满足涡轮叶片苛刻的服役环境。本文采用XRD、OM、SEM、EDS等手段分析了粉末原材料和复合材料的物相组成及复合材料的显微组织结构,探讨了混合粉末成分配比及等离子熔化沉积工艺参数对复合材料显微组织的影响规律;利用显微硬度计测试了复合材料的平均显微硬度;利用SRV型高温磨损试验机测试了复合材料的高温干滑动摩擦磨损性能,利用SEM、EDS及三维白光干涉表面形貌仪观察分析了复合材料磨损表面成分及形貌和三维磨痕形貌,探讨了复合材料的高温磨损机理。结果表明:采用粉末成分为Inconel 718、Cr粉、Si粉所制备复合材料的显微组织主要由Cr3Si、Cr13Ni5Si2和γ(Ni,Fe)组成;采用粉末成分为Inconel 718、Cr粉、Si粉、Ti粉、镍包石墨粉所制备复合材料的显微组织主要由初生Ti C、Cr3Si、Cr13Ni5Si2及γ-(Ni,Fe)固溶体组成。当粉末成分配比为Inconel 718-Cr50.4-Si9.6(wt.%)和Inconel 718-Cr58.8-Si11.2(wt.%)时,复合材料的显微组织特征为不规则片状、鱼骨状、十字花瓣状Cr3Si增强相均匀分布在Cr13Ni5Si2/γ(Ni,Fe)共晶基体上。当粉末成分配比为Inconel 718-Cr58.8-Si11.2-Ti8.3-镍包石墨1.7(wt.%)、Inconel718-Cr54.6-Si10.4-Ti12.5-镍包石墨2.5(wt.%)和Inconel 718-Cr50.4-Si9.6-Ti16.7-镍包石墨3.3(wt.%)时,复合材料的显微组织中观察到颗粒状、不规则团簇状以及雪花状的先析出Ti C,以先析出Ti C颗粒为形核核心,在其周围析出了不规则片状、鱼骨状、十字花瓣状Cr3Si,Ti C和Cr3Si弥散分布在Cr13Ni5Si2/γ(Ni,Fe)共晶基体上。与等离子熔化沉积Inconel 718对比样相比,复合材料的平均显微硬度显著提高,粉末成分配比为Inconel 718-Cr50.4-Si9.6(wt.%)、Inconel 718-Cr58.8-Si11.2(wt.%)、Inconel 718-Cr58.8-Si11.2-Ti8.3-镍包石墨1.7(wt.%)、Inconel 718-Cr54.6-Si10.4-Ti12.5-镍包石墨2.5(wt.%)和Inconel 718-Cr50.4-Si9.6-Ti16.7-镍包石墨3.3(wt.%)的复合材料的平均显微硬度分别为对比样的2.40倍、2.55倍、2.82倍、2.97倍和3.20倍。在相同高温干滑动磨损条件试验下,采用不同粉末成分配比所制备的5种复合材料的摩擦系数和磨损失重均显著低于等离子熔化沉积Inconel 718对比样,其中粉末成分配比为Inconel 718-Cr50.4-Si9.6-Ti16.7-镍包石墨3.3(wt.%)的复合材料表现出最低的摩擦系数和最小的磨损失重;随着复合材料中Cr3Si含量的增加,复合材料的相对耐磨性相应提高;复合材料磨损机理为较轻的磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损,其良好的高温耐磨性得益于高温耐磨增强相Cr3Si和Ti C的高温抗磨骨干作用以及高温强韧性优异的Inconel 718基体的粘结和支撑作用。同时,复合材料具有良好的高温抗氧化性能。