论文部分内容阅读
Ni60合金是一种较早开发的典型自熔性合金,可在工件表面形成具有耐磨损、抗腐蚀及耐高温等特殊性能的功能涂层。通常以单质或单一化合物添加物(如稀土氧化物、硬质增强相、润滑相)对 Ni基自熔合金涂层组织及摩擦学性能的影响为研究对象,而鲜有复杂合金化合物改善基体合金涂层组织及摩擦学性能的报道。因此,本文试图将课题组研发的复杂铜合金加入到 Ni60合金中并制备含高铝青铜的复合涂层,研究高铝青铜对 Ni60合金涂层组织及摩擦学性能的影响。 采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上分别制备含5%高铝青铜、10%高铝青铜、30%高铝青铜的Ni60基复合涂层和Ni60涂层,并借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),研究添加不同含量高铝青铜对 Ni60基合金涂层组织的影响。研究结果表明,随着高铝青铜的加入,Ni60基复合涂层孔隙率由6.4666%降到4.0614%,组织更加致密;添加高铝青铜后的复合涂层除γ-Ni、[Ni,Fe]、FeNi3、Ni2.9Cr0.7Fe0.36、Cr23C6、Cr2B相外,还出现了α-Cu、Cu0.81Ni0.19新相,物相组成基本不变;随高铝青铜的添加,复合涂层中Ni、Fe元素分布贫瘠处C、Cr元素富集程度减弱,Cu元素由断续条带状变为连续条带状分布,而且涂层中硬质相的衍射峰强度降低。 采用冲压法测定涂层与基体的结合强度,并用MMW-1A立式万能摩擦磨损实验机测定涂层与304不锈钢的干摩擦行为,研究高铝青铜的加入对 Ni60基复合涂层力学性能及摩擦学性能的影响。结果表明,涂层的显微硬度及涂层与基体的结合强度都随高铝青铜的加入呈递减趋势。这是由于添加高铝青铜的 Ni60基复合涂层中的 Cr23C6、Cr2B硬质相含量减少、软质相α-Cu含量增加以及高铝青铜和Ni60这两种合金的结构差异,所以导致了复合涂层显微硬度降低。尤其含30%高铝青铜的 Ni60基复合涂层硬度值较 Ni60涂层降低34.8%,降幅显著;含30%高铝青铜的Ni60基复合涂层与基体结合强度较Ni60涂层与基体的结合强度仅降低17.5%,降幅相对不明显,涂层与基体都以机械结合为主。随着高铝青铜的加入,涂层摩擦系数、磨损量降低;随载荷增大,含高铝青铜的复合涂层磨损面比 Ni60涂层磨损面更加光滑,且涂层均由低载荷时的刮擦磨损向高载荷时的粘着磨损转变,减摩耐磨效果显著。尤其含30%高铝青铜的 Ni60基复合涂层的综合摩擦学性能最好,摩擦系数随载荷增大逐渐降低,保持在0.2031左右,表现出良好的减摩耐磨性能。