元素扩散影响高铝青铜等离子喷焊层摩擦磨损性能的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bppczj
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本课题组自主研发的耐磨减摩耐蚀新型高铝青铜具有强度高、耐磨损等优点,边界条件下摩擦系数可降至0.08。但这种材料硬度较高不易加工,且材质脆,在拉伸压延过程中容易出现整体脆断现象。为了将该种材料应用在工业中,采用等离子喷焊技术将高压气雾水冷制成的高铝青铜合金粉末制备成涂覆层,解决了块体合金难加工及在应用中易脆断的问题。  本文研究元素扩散导致组织形貌及各相体积分数发生变化,进一步探讨组织形貌及各相体积分数对其摩擦磨损性能机理的影响规律,并且对涂覆层采用不同温度的热扩散处理,考察热处理温度对喷焊层力学性能和摩擦性能的影响,得到以下结论:  1)45#钢基体薄喷焊层(涂层厚度为2mm)表面Fe元素含量较厚喷焊层少,但喷焊层中组织偏析较严重,k相颗粒分布间距减小,在摩擦过程易与对摩件黏着、脱落成为磨粒,使摩擦性能变差。磨损机制以黏着磨损为主,随载荷增大,摩擦系数大,磨损机制为粘着磨损与磨粒磨损。  2) ZQA19-4铝青铜基体喷焊层中脆性共晶组织(α+γ2)呈网状分布,断裂韧性对材料的磨损起支配作用,载荷较高时,磨损机制为疲劳磨损与磨粒磨损。  3) T3紫铜基体喷焊层中细小k相均匀分布在固溶度较大的β相中,喷焊层硬度高、抵抗弹性变形能力提高,摩擦系数较小,粘着和疲劳磨损机制得到抑制,主要为轻微磨粒磨损。  4)受喷焊层内部热传输和界面元素扩散的影响,厚喷焊层(涂层厚度为5mm)中随分隔层的位置距界面从2 mm、3 mm增加到4 mm的过程中,k相含量与Fe元素含量变化一致,在4 mm处Fe元素含量达到最低k相含量最低。靠近基材的喷焊层中k相组织呈粗大树枝状分布,喷焊层与对摩件的组织相容性增加,以严重黏着磨损为主。随分隔层位置从基体到喷焊层纵深方向延伸,喷焊层中Fe元素含量下降,且向点状、细小树枝状转变。k相之间间距增大,抑制了黏着磨损,距界面4mm的喷焊层耐磨性能最好。  5) T3基材喷焊层经480℃热扩散处理后,涂层耐磨性能最好。中温热处理后,喷焊层的组织均匀性得到提高,同时残余应力降低,对提高涂层表面抵抗疲劳破坏起到了积极的作用;喷焊层表面的大量的硬质相分布均匀,抵抗显微切削和挤压作用的能力增强,磨损性能提高。
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