電弧噴涂含tib-%2c2-的金屬基復(fù)合涂層及其磨損特性研究

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1、摘要摘要近年來利用TiB2的高強(qiáng)度、高硬度及其優(yōu)異的高溫性能制備耐磨涂層引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。有關(guān)利用等離子噴涂、HVOF噴涂方法成功制備TiB2顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合(MMc)耐磨涂層均有報(bào)導(dǎo)。本研究采用成本低、操作方便,適合現(xiàn)場施工的電弧噴涂,制備了四種結(jié)合強(qiáng)度高、組織均勻的TiB2顆粒增強(qiáng)的復(fù)合涂層。采用電弧噴涂技術(shù)結(jié)合預(yù)先加入預(yù)處理過的一定數(shù)量TiB2基陶瓷粉末的粉芯絲材,成功制各了NiCroTiB2(TiB2/A1203)和304L.TiB2(TiB2/A1203)四種復(fù)合涂層。論文研究了用含Ti

2、B2陶瓷顆粒的粉芯絲材進(jìn)行電弧噴涂時(shí)的霧化粒子特性,研究了合金粉末及陶瓷顆粒度對霧化特性、粒子鋪展性能及涂層性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明采用Fe.TiB2/A1203絲材噴涂時(shí),產(chǎn)生的霧化液滴尺寸略大,復(fù)合涂層的組織均勻性差;隨著TiB2陶瓷粉末的粒度減小到5岫以下,扁平粒子形貌呈較理想的圓盤狀;加入合適比例的合金粉末Ni、cr和觸可提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度,硬度和耐磨性。分析研究NiCr-TiB2、NiCr-TiB2/A1203、304L-TiB2、304L.TiB2/A1203四種含TiB2的金屬基復(fù)合涂層的組織及其

3、顯微結(jié)構(gòu),結(jié)果表明電弧噴涂復(fù)合涂層的金屬粘接相為典型的柱狀晶,具有快速凝固的組織特征,內(nèi)部有位錯(cuò)。NiCr-TiB2和304L-TiB2涂層中部分TiB2保持了原始粉末的尺寸和形狀,邊緣略為圓滑;NiCr-TiB2涂層中部分在噴涂過程中熔化的TiB2相彌散分布在金屬基體上,尺寸為60-~80nm。在NiCr-TiB2胤203和304L.TiB2腳203涂層中TiB2具有粒狀和棒狀兩種結(jié)構(gòu)特征,陶瓷顆粒聚集分布,涂層的孔隙率較高。涂層中都存在穩(wěn)定的Q.A1203相和高溫保留下來的Y.A1203相。熱處理后的304

4、L基涂層還存在重結(jié)晶形成的納米等軸晶組織特征。本研究采用熱處理工藝降低了304L基復(fù)合涂層。的孔隙率,增加涂層致密度j使涂層的銷.盤磨損試驗(yàn)的磨損性能提高了5.10倍。對比研究了電弧噴涂的四種涂層和低碳鋼的高溫摩擦磨損行為,同時(shí)考察了它們的高溫沖蝕行為和線接觸滑動(dòng)摩擦性能。結(jié)果表明涂層具有優(yōu)異的耐高溫磨損性能。TiB2顆粒增強(qiáng)的涂層耐磨性高于M.TiB2/A1203涂層。304L-TiB2涂層的低磨損率除了與硬質(zhì)相有關(guān),還和涂層具有較高的硬度有關(guān)。NiCr-TiB2涂層中,北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文細(xì)小的Ti

5、B2陶瓷相在局部區(qū)域中連成網(wǎng)狀,與基體結(jié)合良好,有效提高了涂層的磨損性能。在M.TiB2涂層中的TiB2顆粒尺寸小,與金屬基體之間具有良好的結(jié)合,相對均勻地分布在硬度較高的金屬基體上,同時(shí)涂層的孔隙率低。這種MMC涂層組織特點(diǎn)有效阻止了對涂層的微切削,減少了塑性變形和磨損面的材料轉(zhuǎn)移。涂層具有優(yōu)良的耐磨及耐沖蝕性能。關(guān)鍵詞電弧噴涂;TiB2顆粒增強(qiáng);金屬基復(fù)合涂層;顯微組織;磨損ABSTRAC丁ABSTRACTUtilisingTiB2toproducewearanderosionresistantcompos

6、itecoatingshasgainedgreatattentioninrecentyearsduetothehi.ghstrength,hi曲hardnessandexcellentoxidationresistanceofTiB2athightemperature.WearresistantTiB2-containingmetalmatrixcomposite(MMC)coatingshavebeendepositedusingtheplasmasprayandhighvelocityoxygenfuel(

7、HVOF)process.InthisstudyfourkindsofTiB2·containingcompositedcoatinghavinghighbondingstrengthandhomogeneousmicrostructurewerepreparedbyarCspraying.Thistechniqueoffersconsiderableadvantages,suchaslowcost,simplyoperationandsuitableforon—siterepair.TheNiCr-TiB2(

8、TiB2/A1203)and304L-TiB2(TiB2/A1203)compositedcoatingsweresuccessfullyproducedbycoredwiresproducedwi吐ladditionofpretreatedTiB2-basedceramicpowdersandarcspraying.Acomparativestudyofin—flightpartic

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