题目：钼基固溶体增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金组织与耐磨性

在冶金、石油、化工、航空、航天等工业的机械装备中，大量机械运动副零部件在高速、高温和重载等恶劣工况条件下承受强烈的摩擦磨损作用，制造这些机械零部件所用的材料必须具备高硬度、低摩擦系数、良好的耐磨性能以及高的高温强度等特点。具有MgZn2型拓扑密堆Laves相晶体结构的Mo2Ni3Si三元过渡金属硅化物因具有熔点高、硬度高、低摩擦系数、良好的耐磨和耐蚀性能等优点而被认为是一种很有潜力的耐磨候选材料，但是由于其室温脆性而限制了单相Mo2Ni3Si合金作为结构材料的应用。在金属硅化物基体中引入高熔点的难熔金属基固溶体相是一种很有效的改性方法，不仅可以改善金属硅化物合金的韧性，而且还能提高其高温强度，从而进一步提高其使用温度。难熔金属Mo基固溶体（Moss）具有很高的熔点和良好的强韧性配合特征，在改善金属硅化物合金韧性方面已经取得了显著的效果。本文利用Mo2Ni3Si金属硅化物的高硬度、强原子间结合力、优异的耐磨性等特点以及难熔金属Mo基固溶体（Moss）的高熔点和良好的塑韧性等特点，设计并利用激光熔化连续沉积工艺制备出了Moss原位增韧Mo2Ni3Si金属硅化物双相耐磨合金，采用OM、SEM、XRD、EDS等手段分析了合金的显微组织，测试了合金与不同对磨副材料在不同接触载荷条件下的摩擦系数，分别在MM-200型环-块式磨损试验机、HTW-Ⅱ型销-盘式高温滑动磨损试验机及二体磨粒磨损试验机上测试了合金的室温干滑动、高温滑动以及二体磨粒磨损性能，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。研究结果表明：（1）激光熔化连续沉积Moss增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金组织均匀、致密，具有较高的硬度（HV650以上），其主要组成相为Moss初生树枝晶和金属硅化物Mo2Ni3Si基体，合金的硬度随着Moss树枝晶体积分数的增加而降低；合金中Moss树枝晶的硬度（HV620左右）大约是粉末冶金工艺制备Mo材料硬度（HV320左右）的两倍，这是因为其中固溶的Ni和Si原子的固溶强化作用所导致的。（2）大量韧性良好的Moss初生树枝晶在Mo2Ni3Si基体上的均匀分布，可以有效地抑制Mo2Ni3Si基体中裂纹的扩展并对合金起到良好的增韧作用，合金中Moss初生树枝晶的体积分数越大，合金的韧性越好；（3）随着合金中Moss相体积分数从17%增加到58%，Moss增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金的摩擦系数从0.05增加到0.081；在低接触载荷条件下，合金的摩擦系数随载荷变化很小，与不同的对磨副材料发生滑动摩擦时，合金的摩擦系数变化也不明显；（4）Moss增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金在室温干滑动磨损条件下具有良好的耐磨性能和较低的载荷敏感性，合金中Moss相体积分数较大时，部分Moss树枝晶被优先磨损，合金的磨损机理主要是Mo2Ni3Si基体的软磨料磨损和部分Moss树枝晶的犁沟切削，而当Moss相体积分数较小时，合金的韧性相对较差，磨损表面上偶尔可以发现Mo2Ni3Si基体脆性剥落的特征，相应的磨损机理也随之变化为Mo2Ni3Si基体的软磨料磨损和少量脆性剥落；（5）在高温滑动磨损条件下，Moss增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金的磨损量随着温度的升高而略有降低，表现出了反常的磨损-温度关系，并且其耐磨性随着Moss体积分数的增加而改善，其主要的磨损机理为Mo2Ni3Si基体的软磨料磨损和Moss相的轻微氧化磨损；（6）在室温干滑动及高温滑动磨损过程中，合金磨损表面不仅承受法向载荷的正压力作用，而且还承受切向摩擦力的作用，因此，在磨损表面和亚表面上的Mo2Ni3Si基体中都发现了一些微裂纹，但是当微裂纹扩展遇到韧性良好的Moss初生树枝晶时，裂纹前端变得钝化，说明Moss初生树枝晶在磨损过程中有效地抑制了Mo2Ni3Si基体中的裂纹扩展并防止了显微剥落的发生，改善了合金的耐磨性；（7）Moss增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金在二体磨粒磨损条件下表现出了良好的耐磨性能，其主要磨损机理为显微切削；随着载荷和磨粒粒度的增加，合金的磨损量缓慢的增加。