含非晶涂層制備及其晶化規(guī)律研究.pdf

1、本文從非晶合金成分設(shè)計(jì)和噴涂工藝參數(shù)優(yōu)化兩方面出發(fā)，研究了噴涂過(guò)程中合金元素對(duì)Fe-(Cr，Ni)-(C，B)合金系非晶形成能力的影響機(jī)制及規(guī)律；在優(yōu)化工藝參數(shù)條件下制備了不同非晶含量的Fe基非晶合金涂層，建立了非晶相含量與涂層微結(jié)構(gòu)特征的影響關(guān)系，并研究了非晶合金涂層的摩擦磨損與磨粒磨損行為及其相應(yīng)的磨損機(jī)理。探討了不同退火溫度下Fe基非晶合金涂層微結(jié)構(gòu)的演化機(jī)制，及其對(duì)涂層組織及性能的影響。主要研究結(jié)果如下： 采用電弧噴涂方

2、法制備非晶涂層，涂層中非晶含量最高可達(dá)65．3％。涂層的最佳噴涂工藝參數(shù)為：噴涂電流180A，噴涂電壓32V，壓縮空氣壓力0．55MPa，噴涂距離100mm。在優(yōu)化噴涂工藝參數(shù)條件下制備了不同非晶相含量的Fe基非晶涂層，涂層由變形良好的扁平化粒子相互搭接堆積而成，呈典型的層狀結(jié)構(gòu)形貌，通過(guò)圖像分析軟件測(cè)量涂層孔隙率在1．80-2．75％范圍內(nèi)。 制備的非晶涂層顯微硬度超過(guò)1100HV0.1，結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)69MPa，高于常見(jiàn)材料電

3、弧噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度(30-50 MPa)。涂層耐磨粒磨損性能約為Q235鋼的15倍以上，主要磨損機(jī)制為涂層脆性斷裂和硬質(zhì)相脆性剝落；涂層摩擦磨損過(guò)程中保持較低的摩擦系數(shù)，隨非晶含量的提高摩擦系數(shù)逐漸減小，在經(jīng)過(guò)3900米摩擦磨損測(cè)試后，其磨損量?jī)H為Q235鋼的5．2％-10％，涂層的摩擦磨損機(jī)制主要以疲勞斷裂為主。隨涂層中非晶含量增加，涂層耐磨粒磨損與耐摩擦磨損性能增加。 非晶涂層在400℃、500℃預(yù)熱處理過(guò)程中，涂層中非晶

4、相組織只發(fā)生結(jié)構(gòu)馳豫，仍保持非晶合金的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。在600℃熱處理過(guò)程中涂層中非晶相完全晶化，晶化析出相主要為富Fe相和Fe23(C，B)6等硼化物硬質(zhì)相。在700℃-900℃熱處理時(shí)，保溫4小時(shí)，涂層中晶化相晶粒緩慢長(zhǎng)大，晶粒尺寸始終保持在納米晶范圍內(nèi)。涂層在熱處理過(guò)程中逐步致密化，孔隙率降低。涂層在非晶晶化前，隨著熱處理溫度上升，顯微硬度增加，耐磨粒磨損和摩擦磨損性能緩慢下降；熱處理溫度達(dá)到600℃時(shí)，涂層完全晶化，之后隨著熱處理溫度