题目：铜基固溶体增韧Cr-Si二元金属硅化物合金及涂层组织与耐磨性

在冶金、矿山、石化、海洋等机械装备中存在着大量在高速、重载等恶劣环境下承受强烈摩擦磨损作用的机械运动副零部件，制造这些零部件所选用的材料必须具备优异的耐磨性能、高温力学性能、高硬度、高导热性以及低摩擦系数。本文针对上述机械运动副零部件对材料性能的要求，综合利用Cr5Si3等金属硅化物的高硬度、强原子间结合力及铜基固溶体（Cuss）的高导热性、高塑韧性、低摩擦系数与优异金属摩擦相容性等突出优点，设计并利用激光熔炼方法制得了由金属硅化物Cr5Si3（含少量CrSi包晶相）初生树枝晶及枝晶间Cuss组成的Cuss增韧Cr-Si二元金属硅化物耐磨合金新材料，利用激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面上制备出了Cuss增韧Cr5Si3金属硅化物耐磨涂层。利用XRD、OM、SEM、EDS等方法分析了合金和涂层的显微组织，分别测试了上述合金和涂层与不同配对副在不同接触条件下摩擦系数及其室温干滑动和高温滑动磨损耐磨性能并分析了其磨损机理，研究了Cuss含量对激光熔炼合金和激光熔覆涂层的组织、硬度、摩擦系数及耐磨性的影响，研究了磨损试验温度、载荷等参数对合金与涂层耐磨性能和磨损机理的影响。结果表明：(1) 激光熔炼Cuss/(Cr5Si3-CrSi)金属硅化物合金和激光熔覆Cuss/Cr5Si3金属硅化物涂层组织致密均匀，具有较好的强韧性配合和较高的硬度（HV700以上），Cuss体积分数增加，韧性增加而硬度降低；与激光熔炼合金相比，相同化学成分的激光熔覆涂层具有较高的硬度；(2) 激光熔炼Cuss/(Cr5Si3-CrSi)合金及激光熔覆Cuss/Cr5Si3涂层均具有较低的摩擦系数并均随Cuss含量增加而减小；在低接触载荷试验条件下，激光熔覆Cuss/Cr5Si3涂层的摩擦系数均在0.07左右且随载荷变化不大，加入润滑剂或降低表面粗糙度均使摩擦系数减小；(3) 激光熔炼Cuss/(Cr5Si3-CrSi)合金和激光熔覆Cuss/Cr5Si3涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损试验条件下均表现出优异的耐磨性能，其优异的耐磨性主要归结于耐磨相Cr5Si3等金属硅化物的高硬度、强原子间结合力及增韧相Cuss的高韧性、高导热性、低摩擦系数及优异的摩擦学相容性；(4) 在环块式室温干滑动磨损试验条件下，激光熔炼Cuss/(Cr5Si3-CrSi)合金及激光熔覆Cuss/Cr5Si3涂层的磨损失重随着载荷的增加而缓慢增加，具有优异的磨损—载荷特性，耐磨性随Cuss体积分数的减少而提高，其室温干滑动磨损机理主要是软磨料磨损；(5) 在高温滑动磨损试验条件下，激光熔炼Cuss/(Cr5Si3-CrSi)合金及激光熔覆Cuss/Cr5Si3涂层的磨损失重随着试验温度的升高反而缓慢下降，表现出反常的温度—磨损关系，但耐磨性随Cuss体积分数的减少而提高，其高温滑动磨损机理主要也为软磨料磨损。