地鐵盾構(gòu)刀具等離子體材料表面改性研究及應(yīng)用.pdf

1、脈沖高能量密度等離子體薄膜沉積技術(shù)具有束流強、功率密度和能量密度高，能夠集高速淬火、濺射制膜和離子注入于同一過程，可大幅度提高基體的表面硬度、耐磨性及耐蝕性。等離子熔敷復(fù)合材料涂層技術(shù)具有能量利用率高、生產(chǎn)效率高、使用成本低等特點，制備的涂層組織均勻細小，具有典型的快速凝固特征，涂層與基體結(jié)合良好，耐磨損耐腐蝕。 北京地區(qū)的地層主要是以軟土及沙卵石地層為主，地鐵施工過程中盾構(gòu)刀具磨損嚴重，使用壽命較低，面對這一現(xiàn)實情況，本文分別

2、采用脈沖高能量密度等離子體沉積薄膜技術(shù)和等離子熔敷耐磨耐蝕復(fù)合材料涂層技術(shù)對地鐵施工用盾構(gòu)刀具的刀刃及刀體易磨損面進行表面改性處理，用以提高刀具耐磨耐蝕性能，延長其使用壽命。 采用脈沖高能量密度等離子體薄膜沉積技術(shù)在不銹鋼及淬火高速鋼基底表面沉積了Ta(C)N三元薄膜，對Ta(C)N三元薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、納米硬度及其元素沿深度分布進行了分析，并測試了薄膜的摩擦磨損特性。試驗結(jié)果表明：Ta(C)N三元薄膜硬度高達14GPa，楊

3、氏模量高達250GPa，薄膜和基底之間存在較寬的過渡層，保證了薄膜與基體的牢固結(jié)合，室溫干滑動摩擦試驗表明薄膜具有優(yōu)異的摩擦磨損性能。 采用等離子熔敷復(fù)合材料涂層技術(shù)在45＃鋼基體表面制備了(Cr,Fe)<,7>C<,3>/γ-Fe耐磨耐蝕復(fù)合材料涂層，分析了涂層的顯微組織，測試了涂層的顯微硬度和摩擦磨損性能及其耐腐蝕性能。結(jié)果表明：熔敷涂層平均顯微硬度達820 HV，與基體相比，涂層的相對耐磨性提高約35倍，涂層耐蝕性能優(yōu)異。