電弧噴涂含TiB-,2-的金屬基復(fù)合涂層及其磨損特性研究.pdf

1、近年來利用TiB2的高強度、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顆粒增強金屬基復(fù)合(MMC)耐磨涂層均有報導(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)合強度高、組織均勻的TiB2顆粒增強的復(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,成功制備了NiCr-TiB2(TiB2/Al2O3)和304

2、L-TiB2(TiB2/Al2O3)四種復(fù)合涂層。 論文研究了用含TiB2陶瓷顆粒的粉芯絲材進行電弧噴涂時的霧化粒子特性,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。試驗結(jié)果表明采用Fe-TiB2/Al2O3絲材噴涂時,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5μm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Al可提高涂層的結(jié)合強度,硬度和

3、耐磨性。 分析研究NiCr-TiB2、NiCr-TiB2/Al2O3、304L-TiB2、304L-TiB2/Al2O3四種含TiB2的金屬基復(fù)合涂層的組織及其顯微結(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。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

4、,尺寸為60～80nm。在NiCr-TiB2/Al2O3和304L-TiB2/Al2O3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α-Al2O3相和高溫保留下來的γ-Al2O3相。熱處理后的304L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,使涂層的銷-盤磨損試驗的磨損性能提高了5-10倍。 對比研究了電

5、弧噴涂的四種涂層和低碳鋼的高溫摩擦磨損行為,同時考察了它們的高溫沖蝕行為和線接觸滑動摩擦性能。結(jié)果表明涂層具有優(yōu)異的耐高溫磨損性能。TiB2顆粒增強的涂層耐磨性高于M-TiB2/Al2O3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,細小的TiB2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