大气等离子喷涂制备FeCrMoBC非晶涂层的组织和性能研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:shunniu
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表面涂层技术常被用于提高零部件表面的耐磨、耐蚀性。其中,Fe基非晶合金因为在强度、硬度等方面优势明显;同时Fe基非晶合金具有价格优势。但Fe基非晶的脆性和有限的临界尺寸限制了其独立用作大块结构件的应用潜能。将非晶合金制备成为非晶涂层既可以利用其优异性能,又能不受制于脆性和制备尺寸,因此Fe基非晶涂层得到了一定的工业化应用。FeCrMoBC非晶合金由于具有较高的玻璃形成能力、优秀的热稳定性、较强的抗晶化能力、优异的耐磨和耐蚀性而得到了很大的关注。但由于其组分复杂,其高温析出相顺序、相形核和长大机理等晶化机制仍然不清楚,因此急需系统研究其晶化动力学行为。在此基础上通过不同工艺参数制备非晶涂层并确定最佳喷涂工艺,并利用纳米压痕技术研究非晶涂层的压痕蠕变性能,分析峰值载荷和加载速率对Fe基非晶涂层蠕变性能的影响;最后探索热处理对非晶涂层组织结构、硬度、划痕行为、耐蚀性能和润湿性的影响。得到了以下主要结论:(1)FeCrMoBC非晶合金表现出了优异的玻璃形成能力。以恒定加热速率加热至高温的非等温晶化过程中,相序为:α-Fe、M2 3(C,B)6、M7C3和Fe Mo2B2(M=Fe,Cr,Mo)。用Kissinger方法获得的非晶粉末的晶化激活能在385至557 KJ/mol之间,高于迄今报道的大多数铁基非晶合金的晶化激活能。晶化机制研究表明第一和第四晶化事件受扩散控制,第二和第三晶化事件主要受晶粒生长控制。(2)通过大气等离子喷涂技术制备FeCrMoBC非晶涂层的最佳喷涂工艺为:喷涂电压50 V、喷涂电流680 A。非晶涂层结构致密,涂层厚度约300μm。其压痕蠕变行为研究表明:非晶涂层的硬度和弹性模量随着峰值载荷增加而降低;峰值载荷越高,压头下方应变梯度越低,抗蠕变性能越强;而高加载速率模式下,在加载过程中会累积更多的自由体积,造成非晶涂层的抗蠕变性能降低。(3)退火后发生部分晶化和完全晶化后的涂层硬度提高。涂层的耐刮擦性能没有表现出对刮擦速率的依赖,制备态和弛豫态的非晶涂层的摩擦系数接近0.2,而发生晶化的涂层摩擦系数更高。500℃退火的涂层表现出了最佳的耐腐蚀性能,650℃退火的非晶/纳米晶涂层耐腐蚀性最差。涂层的润湿角越高,涂层自腐蚀电位越高,耐腐蚀性越好。
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