题目：激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金组织与性能研究

磨损是机械设备中金属工件失效的主要形式之一。在航空航天、船舶制造、石油化工、能源、冶金等现代化工业中，例如飞机发动机叶片、舰船的螺旋桨等其它高速运转机械部件，很多机械设备金属零部件需要抵抗强烈的摩擦磨损作用。高速重载摩擦磨损作用导致金属零部件材料的损失，并产生有害的噪声和振动影响机械设备使用性能和寿命。针对上述背景要求，寻找制备具有优良阻尼性能的高耐磨材料十分必要。本文通过合金化方法，在具有良好阻尼性能的TiNi金属间化合物中加入适量的高硬度的Ti2Ni相，利用Ti2Ni对TiNi金属间化合物原位增强，研究出了具有优良阻尼性能的Ti2Ni/TiNi金属间化合物耐磨合金。借助OM、SEM、XRD、EDS等手段分析了合金的显微组织。在自行研制的Frico-I型摩擦系数测试仪上测试了合金的摩擦系数，分别在MM-200型环-块式磨损试验机和自行研制的二体磨料磨损试验机上系统研究了合金的室温干滑动和二体磨料磨损性能，通过观察合金的磨损表面、磨损亚表面以及磨屑的形貌组织特征分析了合金的磨损机理。在Rheometric Scientific DMTA IV型机械热分析仪上，进行三点弯曲实验测试合金材料的阻尼性能。研究结果表明： (1) 激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金由韧性相TiNi和增强相Ti2Ni组成。合金组织致密均匀，具有较好的强韧性配合。随着Ti含量增加，Ti2Ni相体积分数增加，TiNi体积分数减小。(2) 激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金与淬火-低温回火0.45%C钢对之间的摩擦系数低于淬火-低温回火0.45%C钢之间的摩擦系数。这是由于淬火-低温回火0.45%C钢摩擦力中粘着效应比较高，导致其摩擦系数大，而Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金抗粘着能力强，摩擦系数低。 (3) 在室温干滑动磨损试验条件下，激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金具有优异的耐磨性能。Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金与淬火-低温回火0.45%C钢对磨环的干滑动磨损过程分为两个阶段。第一阶段是硬度较高的淬火-低温回火0.45%C钢对Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金的擦伤和塑性变形。在这一阶段中，Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金磨损速率高，磨损失重增加迅速。而淬火-低温回火0.45%C钢对磨环失重小；当进入第二阶段时，干滑动磨损过程中产生磨屑被反复碾压并且粘附转移在Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金磨损表面形成保护层，避免Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金磨损表面与淬火-低温回火0.45%C钢对磨环的磨损表面直接接触。因此第二阶段，Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金磨损速率低，磨损失重增加减缓。在室温干滑动磨损过程中，韧性TiNi相阻止脆性Ti2Ni相上的裂纹扩展，增强相Ti2Ni起到抵抗磨损载荷的作用，保护硬度较低的TiNi相。良好的强韧性配合使得激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金具有优异的耐磨性能。 (4) 在二体磨料磨损过程中，激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金表现出优异的耐磨性能。与常用的耐二体磨料磨损材料高铬铸铁相比，Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金在低载荷低速条件下的二体磨料磨损失重更大。然而随着磨损载荷和磨损速度的增加，在一定摩擦热和压力的作用下，激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金中的TiNi表现出良好的伪弹性，使得合金材料的抵抗二体磨料磨损的耐磨性能增加。(5) 激光熔化沉积Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金具有良好的阻尼性能和较高的使用温度。由于Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金中Ti元素含量高，合金中TiNi马氏体相变温度高。利用DMTA IV对Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金进行热机械分析，Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金表现出高的阻尼性能。Ti2Ni/TiNi金属间化合物合金的阻尼受振幅影响不大。