等離子噴涂鎳基合金涂層汽車齒輪軸的摩擦學(xué)機理及應(yīng)用研究.pdf

1、為保證汽車安全性和可靠性，在易失效的汽車齒輪軸表面等離子噴涂具有較高顯微硬度和耐磨性的合金Ni60并滲入Mo/TiB2、Co、Cr噴涂粉形成耐磨涂層；采用U36的均勻設(shè)計方法進行試驗設(shè)計；在熱處理的軸用材料低碳合金鋼20CrMoTi表面，運用等離子噴涂技術(shù)制備涂層厚度分別為200μm、400μm、600μm的Ni60基 Mo、Co、Cr合金涂層，同樣在中碳合金鋼35CrMo表面制備涂層厚度分別為200μm、400μm、600μm的Ni6

2、0基TiB2、Co、Cr合金涂層；使用HV-1000普及型硬度計對涂層進行顯微硬度測量；應(yīng)用 M-200磨損試驗機對涂層表面進行磨損試驗，試驗條件：15＃機油潤滑、加載F=10N、磨損時間T=100min(20min/次)、低速200rad/min；利用SEM和EDS對涂層剖面及磨損表面進行組織形貌和元素分析；選用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對試驗結(jié)果進行仿真、優(yōu)化、預(yù)測和分析，依據(jù)預(yù)測結(jié)果進行驗證試驗。
　　研究結(jié)果表明：Ni60基Mo/T

3、iB2、Co、Cr合金涂層在涂層厚度分別為200μm、400μm、600μm時，顯微硬度分別在716.2HV-1577HV/915HV-1497.3HV、857.8HV-1661.6HV/799.4HV-1322.9HV、688.1HV-1234HV/773.6HV-955.9HV內(nèi)，磨損量分別在0.0027g-0.0282g/0.0024g-0.0919g、0.0024g-0.0273g/0.0039g-0.0603g、0.0043g

4、-0.0571g/0.0043g-0.0571g內(nèi)；對比20CrMoTi/35CrMo2種基體的顯微硬度372HV/481HV和磨損量0.0226g/0.0358g，Ni60基Mo/TiB2、Co、Cr合金涂層顯微硬度分別是基體的1.9-4倍/1.9-3.1倍、2.3-4.4倍/1.6-2.1倍、1.8-3.3倍/1.6-1.9倍，耐磨性分別是基體的0.8-8倍/0.4-14倍、0.8-9倍/0.6-9倍、0.9-2.6倍/0.6-8倍

5、；Ni60基Mo/TiB2、Co、Cr合金涂層在涂層厚度為400μm/200μm時具有較好綜合性能；2種涂層都呈層狀結(jié)構(gòu)分布且與20CrMoTi/35CrMo結(jié)合良好，涂層的磨損機理都主要是粘著磨損、表面疲勞磨損及磨粒磨損；噴涂中形成的氧化物、碳化物和金屬鈍化物能有效的提高涂層的綜合性能。將驗證試驗結(jié)果和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論預(yù)測值對比：涂層厚度為400μm的 Ni60基 Mo、Co、Cr合金涂層的顯微硬度誤差在20％內(nèi)，磨損誤差在15%內(nèi)

6、；涂層厚度為200μm的Ni60基TiB2、Co、Cr合金涂層的顯微硬度誤差在11%內(nèi)，磨損誤差在12%內(nèi)；2種涂層的實際測量值和預(yù)測值的相對誤差均在允許范圍內(nèi)，因此可用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來提供 Ni60基合金涂層中元素配比與涂層顯微硬度和磨損量間關(guān)系的規(guī)律集，建立三元回歸方程，然后運用回歸方程推選出具有實際需要的且綜合性能較好的Ni60基Mo/TiB2、Co、Cr合金涂層，這對于節(jié)能環(huán)保、提高汽車齒輪軸的壽命、保證行車安全具有非常重要的意義