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铁基非晶合金的硬度和强度高,耐磨、耐腐蚀性能优异,是一种具有广阔应用前景的新型金属材料。然而其临界非晶尺寸有限和塑性变形能力很差,难以作为结构材料应用。若用韧性好的结构材料作为基体,将铁基非晶合金制备成沉积在上面形成涂层,能解决以上问题,保留其突出的耐磨耐蚀性能,可以应用于挖掘,钻孔,石油天然气生产精炼,核能发电和航运等领域。超声速火焰喷涂沉积效率高,制备的涂层的致密度、结合强度和硬度非常高,氧化物含量很低,而且涂层厚度可以控制,是制备铁基非晶合金涂层的有效的方法。 本文选用了玻璃形成能力良好的Fe49Cr17.8Mo7.2Mn1.8W1.6B15.4C4.6Si2.5合金,利用超声速火焰喷涂技术HVAF将其制备成高耐磨的铁基非晶合金涂层,分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、激光共聚焦显微镜、显微维氏硬度计、X射线三维成像系统、电化学工作站和摩擦磨损试验机等实验手段系统研究了雾化粉末和涂层的微观结构及涂层耐腐蚀、耐磨性能。主要结论如下: (1)超声气体雾化制备的非晶粉末尺寸集中在20~40μm之间,氧含量为0.046%,粉末的流动性为19.9s/50g。 (2)HVAF超声速火焰喷涂技术制备出的铁基非晶合金涂层组织均匀,氧含量低,为0.68%,非晶含量高,达到84.4%。硬度为1080HV,粗糙度为7.681μm。 (3)铁基非晶涂层具有优异的耐腐蚀性能。在质量浓度为3.5%NaCl溶液中钝化区间宽,钝化电流密度为1×10-5A/cm2,过钝化电位达到了1V,呈现良好的局部耐点蚀能力。涂层经过480小时中性盐雾腐蚀后表面出现少量针状锈斑。 (4)铁基非晶涂层具有优异的耐磨性。在干态滑动摩擦条件下,涂层与GCr15、Al2O3分别组成摩擦副,摩擦系数都随载荷增加而减小。与GCr15配副时,基体磨损体积是涂层的2~3倍。涂层的有从磨粒磨损向黏着磨损转变的趋势,同时伴有氧化磨损。与Al2O3配副时,涂层磨损体积约为基体的1/2。其磨损机制是兼有磨粒磨损和氧化磨损的复合磨损。粗糙度并不影响涂层稳态摩擦系数,原始涂层磨损体积是表面抛光处理的涂层的8/3倍,磨损机制均为疲劳磨损。