【摘 要】
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火焰喷涂镍基石墨复合涂层虽已成功应用于航空航天领域,但存在硬度低、孔隙率高和耐磨性差等缺点。为综合改善镍基石墨复合涂层的摩擦学性能,本文协同采用火焰喷涂和水热合成技术制备了镍基石墨/碳化钨、镍基石墨/MoS2和镍基石墨/碳化钨/MoS2复合涂层,对比研究了不同镍基复合涂层的微观结构、物相组成和常温/高温摩擦学性能。首先,研究了火焰喷涂镍基石墨和镍基石墨/碳化钨复合涂层的微观结构与摩擦学性能。结果表
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火焰喷涂镍基石墨复合涂层虽已成功应用于航空航天领域,但存在硬度低、孔隙率高和耐磨性差等缺点。为综合改善镍基石墨复合涂层的摩擦学性能,本文协同采用火焰喷涂和水热合成技术制备了镍基石墨/碳化钨、镍基石墨/MoS2和镍基石墨/碳化钨/MoS2复合涂层,对比研究了不同镍基复合涂层的微观结构、物相组成和常温/高温摩擦学性能。首先,研究了火焰喷涂镍基石墨和镍基石墨/碳化钨复合涂层的微观结构与摩擦学性能。结果表明:相比于镍基石墨复合涂层,镍基石墨/碳化钨复合涂层具有更为致密的涂层结构、更高的涂层硬度、结合强度和摩擦系数。随着镍基石墨复合涂层中WC含量的增加,复合涂层的磨损率显著下降。其次,研究了火焰喷涂-水热法协同制备镍基石墨/MoS2和镍基石墨/碳化钨/MoS2复合涂层的微观结构和摩擦学性能。结果表明:水热合成MoS2在火焰喷涂镍基复合涂层的表面与孔隙中生成,在摩擦过程中实现了石墨和MoS2的协同润滑,显著降低了复合涂层的摩擦系数。当镍基石墨/碳化钨/MoS2复合涂层中Ni60包覆WC的含量为40wt.%时,复合涂层展现了最低的磨损率和较低的摩擦系数。最后,研究了镍基石墨、镍基石墨/MoS2和镍基石墨/碳化钨/MoS2三种复合涂层的高温摩擦学性能。结果表明:随着温度从200℃提高至400℃,三种复合涂层的磨损率均显著增加。200℃时,镍基石墨/MoS2复合涂层的磨损率最低;400℃时,镍基石墨/碳化钨/MoS2复合涂层的磨损率最低。随着温度从200℃提高至400℃,镍基石墨复合涂层的摩擦系数显著下降,而镍基石墨/MoS2和镍基石墨/碳化钨/MoS2复合涂层的摩擦系数则相对保持稳定。涂层中石墨、MoS2和Ni O等润滑相和碳化钨增强相在不同温度下的结构和性能演化决定了三种复合涂层的减摩耐磨性能。
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