镍基自熔性合金因其优异的脱氧性和润湿性具备良好耐磨、耐腐蚀、抗氧化性能,NiCrSi合金是NiCrBSi系列镍基自熔性合金的一种,广泛应用于受到剧烈磨损的零部件。因此,针对NiCrSi合金耐磨性能的检测和提升是本课题的研究重点。本文采用激光熔化沉积技术(Laser Melting Deposition,LMD)成功制备NiCrSi(X)(X=0,Y2O3,Mo)系列镍基自熔性合金,对NiCrSi(X)合金的显微组织及不同温度下(25℃、250℃和400℃)下的磨损性能进行了分析、检测和判断。对具备优良磨损性能的NiCrSi、NiCrSi(0.5Y)、NiCrSi(5Mo)三种合金进行后续不同方法的热处理,研究了不同热处理方法对三种合金显微组织及摩擦学性能的影响,并通过微米划痕试验验证了经过不同热处理方法后三种合金试样摩擦磨损性能测试结果。研究结果表明,LMD技术制备NiCrSi合金的显微组织主要由面心立方结构的γ-Ni镍基基体、枝晶间的絮状γ+Ni3B共晶组织和少量富Cr碳化物M7C3构成。添加了稀土 Y2O3后,合金显微组织的变化主要体现在共晶组织占比增大,枝间共晶区域的第二相析出物变多。其中,NiCrSi(lY)试样的共晶体积分数最大为34.5%,是NiCrSi合金中共晶体积分数19.2%的1.8倍。共晶体积分数增大使得晶粒大小细化,合金性能提升。显微硬度测试结果显示NiCrSi(0.5Y)硬度最高,达到491.2 HV0.5,NiCrSi合金最低,仅为378.4 HV0.5。摩擦磨损实验结果显示NiCrSi(0.5Y)在室温25℃、服役温度250℃、极限工作温度400℃下的摩擦系数曲线均较为平稳,耐磨性能优良,磨损率分别为 5.307、16.610、16.121(10-8mm3/N·m),与NiCrSi 的磨损率2.654、18.990、26.898(10-8mm3/N·m)相比,具有服役温度和极限工作温度下良好的耐磨性。LMD制备的NiCrSi(Mo)合金显微组织中碳化物析出物增多,且在NiCrSi(5Mo)时试样中析出Mo2C,有效提升了硬度,达到476.3 HV0.5。由于Mo的高熔点难溶性,使得LMD制备过程中NiCrSi(Mo)合金中气孔增多,致密度降低,在5Mo时达到最低为87.58%。因此,Mo元素的添加不能过量。不同温度下的磨损结果表明,NiCrSi(5Mo)试样耐磨性能最好,摩擦系数曲线波动最小,磨损率最低,三种温度下分别为 1.792、4.543、8.565(10-8mm3/N·m)。LMD制备的三种合金NiCrSi、NiCrSi(0.5Y)、NiCrSi(5Mo)在分别经过固溶处理、固溶+时效处理和退火处理后,显微组织与未处理合金区别较大,但三种合金大致呈现同一种趋势:固溶处理后晶粒充分长大,晶界破坏,共晶组织部分重融,Cr7C3碳化物析出较多,且离散分布在组织中;固溶+时效处理后共晶位置B元素熔于基体中,Ni3Fe块状化合物在枝间位置生成;退火处理后试样硬质相均匀分布在共晶边界。三种合金退火处理显微硬度分别为304.91、514.1、607.1 HV0.5,NiCrSi(0.5Y)、NiCrSi(5Mo)合金经过退火处理后的硬度均最高。摩擦磨损测试结果显示退火处理后三种合金在25℃、250℃、400℃下均表现优异的耐磨性。固溶处理和固溶+时效处理后试样的耐磨性能最差,未热处理试样在25℃下表现较好的耐磨性。微观尺度的磨损性能检测通过微米划痕试验进行,NiCrSi、NiCrSi(0.5Y)和NiCrSi(5Mo)三种未热处理试样的残余深度曲线和划痕摩擦系数曲线结果说明在固定受载下,稀土元素0.5Y2O3和合金元素5Mo的加入使得曲线波动变小,能有效改善合金的磨损损伤。经过退火处理后三种合金试样在200 mN和1000 mN载荷下的划痕宽度最窄,划痕沟槽表面相对光滑。不同热处理条件下退火后试样的划痕摩擦系数曲线在不同受载下的曲线波动均较小,残余深度曲线也显示退火后试样波动最小且深度最浅,说明NiCrSi(X)系列自熔性镍基合金在经过退火处理均能呈现出优异的微观磨损性能。