真空熱壓燒結(jié)耐磨自敏涂層組織及其性能研究.pdf

1、本文采用真空熱壓燒結(jié)將高鋁青銅耐磨合金粉末與磷光粉體耦合，制備了具有自敏檢測功能的新型耐磨復合發(fā)光涂層，此種涂層不但具有高鋁青銅合金粉末良好的耐磨耐蝕性能，而且具有磷光材料優(yōu)異的發(fā)光指示性能。新型耐磨自敏涂層應用于基底昂貴、或難以拆裝的大型部件的工業(yè)模具表面，特別是工作中模具表面難以察覺的涂層部位磨損檢測。工作人員對相對運動中的工件表面施以紫外燈照射，當涂層表面局部出現(xiàn)磨損時，基體暴露，磨損部位發(fā)光現(xiàn)象消失，便可確定出涂層工作過程中的磨

2、損部位，并給予有效措施保護工件，以此簡化涂層磨損狀況的監(jiān)測方法。
　　利用真空熱壓燒結(jié)技術，在45＃鋼基體上，制備不同體積分數(shù)磷光材料分別復合高鋁青銅合金粉、銅粉及銅鋁粉耐磨自敏涂層，運用光學顯微鏡、SEM、EDS、XRD等技術手段分析涂層表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、物相組成，利用硬度計和分光光度計測定涂層硬度及其發(fā)光性能，熒光顯微鏡觀察涂層微觀發(fā)光組織，摩擦試驗測定涂層摩擦特性，研究磷光顆粒在復合涂層組織中的分布狀態(tài)，進一步探討磷光材料

3、摻雜體積濃度和金屬基質(zhì)成分對涂層組織、物相及發(fā)光性能的影響;并對燒結(jié)涂層摩擦性能進行測定，分析磷光材料的摻入對涂層摩擦特性的影響作用。
　　采用真空熱壓燒結(jié)技術分別制備不同體積含量(10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％)磷光粉復合高鋁青銅合金粉、銅粉、銅鋁混合粉三系列涂層。磷光顆粒在涂層中分布均勻，但在微觀分布有團聚現(xiàn)象。隨著磷光粉體積分數(shù)的增加，團聚現(xiàn)象更加明顯;經(jīng)熱壓作用后，涂層發(fā)光特

4、性仍為SrAl2O4和BaAl2O4基質(zhì)主晶相，而鋁青銅基磷光復合涂層基質(zhì)物相主要為β、γ2和k相，銅基磷光復合涂層基質(zhì)組織主要是金屬Cu，銅鋁基磷光復合涂層致密基質(zhì)組織主要以Cu3Al和Cu9Al4相為主;隨著磷光材料摻雜濃度增加，鋁青銅基、銅鋁基磷光復合涂層宏觀硬度趨于平緩增大狀態(tài)，銅基磷光復合涂層硬度呈明顯逐步增高趨勢，其中涂層中BaAl2O4灰色相具有最高硬度，SrAl2O4黑色相硬度相對較低。
　　真空熱壓燒結(jié)作用后，涂

5、層表面均勻分布的SrAl2O4顆粒發(fā)出強烈黃綠光，團聚顆粒內(nèi)部發(fā)生裂解，而BaAl2O4顆粒發(fā)出藍綠光;高鋁青銅合金粉、銅粉、銅鋁混合粉復合不同體積分數(shù)磷光粉涂層，均發(fā)射出裸眼可識別的藍綠可見光，涂層發(fā)光典型均為Eu2+的4f65d1→4f7(8S7/2)特征寬帶發(fā)射峰，主峰值位于515nm左右;涂層發(fā)光1強度隨磷光粉體積分數(shù)增加而提高，熱壓燒結(jié)對磷光組織造成機械劣化，磷光顆粒團聚現(xiàn)象以及金屬材料中Al元素會引起涂層雜質(zhì)相(SrAl4O

6、7)的生成都會降低涂層發(fā)光強度;銅基磷光復合涂層具有最高發(fā)光強度，銅鋁基磷光復合涂層次之，高鋁青銅基磷光復合涂層發(fā)光強度最弱;經(jīng)過摩擦磨損試驗和發(fā)光性能表明，高鋁青銅基磷光復合涂層具有磨損指示功能。
　　與未添加磷光材料的高鋁青銅、銅粉、銅鋁基涂層相比，高硬度磷光顆粒的添加有利于不同金屬基磷光復合涂層基體硬度的提高，起到了硬質(zhì)顆粒強化涂層基體的作用。添加磷光顆粒后，高鋁青銅磷光復合涂層具有較高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，較小的磨損量，耐磨性