本文關鍵詞：后熱處理對激光熔覆自潤滑耐磨復合涂層組織和性能的影響

  更多相關文章： 激光熔覆 自潤滑耐磨復合涂層 后熱處理 顯微組織 摩擦磨損

【摘要】：激光熔覆是一個快速熔化和快速凝固的非平衡過程,進而造成涂層內(nèi)有較大的殘余應力,組織遠離平衡態(tài)。涂層內(nèi)部產(chǎn)生高殘余應力或者裂紋將制約其在實際工業(yè)上的應用。對激光熔覆自潤滑耐磨復合涂層進行后熱處理可以有效改善涂層組織、降低殘余應力從而獲得期望的性能,提高自潤滑耐磨復合涂層在長期服役過程中的壽命。本課題采用激光熔覆技術(shù)在304不銹鋼基體表面制備了Ni60/h-BN自潤滑耐磨復合涂層,及在鈦合金Ti6Al4V基體表面原位合成Ti_2SC/CrS自潤滑耐磨復合涂層,并對兩種涂層進行了后熱處理。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、顯微硬度計、儀器化納米壓入設備以及HT1000型摩擦磨損試驗機等現(xiàn)代分析手段對涂層的物相組成、顯微組織形貌、硬度及摩擦磨損性能等進行綜合分析研究,重點分析了后熱處理對激光熔覆自潤滑耐磨復合涂層的摩擦學性能影響。試驗結(jié)果表明,在304不銹鋼表面制備的自潤滑耐磨復合涂層與基體呈冶金結(jié)合,無明顯裂紋和氣孔。未經(jīng)過后熱處理和經(jīng)過1 h及2 h后熱處理涂層主要物相均為γ-(Ni,Fe)固溶體、CrB陶瓷相和h-BN自潤滑相。未經(jīng)過后熱處理涂層的顯微硬度為641.1 HV_(0.5),后熱處理1 h涂層的顯微硬度為701.2 HV_(0.5),經(jīng)過2 h后熱處理涂層的顯微硬度又降低,為652.4 HV_(0.5)。未經(jīng)過后熱處理和經(jīng)過1 h及2 h后熱處理涂層內(nèi)γ-(Ni,Fe)固溶體硬度分別為5.09 GPa、7.20 GPa和3.77 GPa。涂層經(jīng)過熱處理后摩擦系數(shù)發(fā)生明顯降低,后熱處理的時間對摩擦系數(shù)的影響不大,但對耐磨性有明顯影響。經(jīng)過1 h后熱處理涂層表現(xiàn)出最優(yōu)異的耐磨減摩性能,其磨損表面光滑,磨屑集中為粉末狀,磨損機理主要表現(xiàn)為輕微的磨粒磨損。鈦合金Ti6Al4V基體表面激光熔覆原位合成Ti_2SC/CrS自潤滑耐磨復合涂層物相主要包括NiTi_2、Cr_3C_2、Cr_7C_3、TiC、Ti_2SC和CrS。1 h后熱處理對涂層的物相組成沒有顯著的影響,但涂層顯微硬度略有下降。未經(jīng)過后熱處理涂層的顯微硬度為1168 HV_(0.5),經(jīng)過后熱處理涂層的顯微硬度為1076 HV_(0.5)。由于自潤滑耐磨復合涂層中自潤滑相Ti_2SC和CrS存在,涂層表現(xiàn)出比未添加WS2制備的耐磨涂層更優(yōu)異的耐磨減摩效果。更重要的是,自潤滑耐磨復合涂層經(jīng)過后熱處理后,涂層的減摩性能略有上升,耐磨性能顯著提升,涂層磨損表面近乎光滑,對磨球的磨合表面品質(zhì)良好無明顯塑性變形。磨損機理主要為輕微的磨粒磨損、氧化磨損以及氧化膜和潤滑轉(zhuǎn)移膜的形成。
【關鍵詞】：激光熔覆 自潤滑耐磨復合涂層 后熱處理 顯微組織 摩擦磨損
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 表面工程技術(shù)11-12
• 1.2 激光熔覆12-14
• 1.2.1 激光熔覆技術(shù)及其應用12-13
• 1.2.2 激光熔覆自潤滑耐磨復合涂層13-14
• 1.3 激光熔覆涂層開裂及其防止措施14-16
• 1.4 熱處理對激光熔覆涂層組織和性能影響16-17
• 1.5 研究內(nèi)容17-19
• 第二章 試驗材料與方法19-27
• 2.1 試驗材料19-21
• 2.1.1 基體材料19
• 2.1.2 熔覆粉末材料19-21
• 2.2 激光熔覆試驗及后熱處理工藝21-23
• 2.2.1 激光熔覆涂層制備21-22
• 2.2.2 后熱處理工藝22-23
• 2.3 物相分析和顯微組織23
• 2.4 顯微硬度測試23
• 2.5 納米壓痕試驗23-25
• 2.6 摩擦磨損試驗25-27
• 第三章 后熱處理對304不銹鋼激光熔覆Ni60/h-BN自潤滑耐磨復合涂層組織和性能的影響27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 熔覆材料選擇27-28
• 3.3 激光熔覆及后熱處理工藝參數(shù)28-29
• 3.3.1 激光熔覆工藝參數(shù)28-29
• 3.3.2 后熱處理工藝參數(shù)29
• 3.4 摩擦磨損試驗工藝參數(shù)29
• 3.5 后熱處理對涂層物相和顯微組織的影響29-34
• 3.5.1 激光熔覆涂層的宏觀形貌29-30
• 3.5.2 XRD衍射分析30-31
• 3.5.3 顯微組織分析31-34
• 3.6 后熱處理對涂層力學性能的影響34-38
• 3.6.1 顯微硬度分析34-35
• 3.6.2 納米硬度和彈性模量分析35-38
• 3.7 后熱處理對涂層的摩擦學性能的影響38-42
• 3.7.1 摩擦系數(shù)和磨損率分析39-40
• 3.7.2 磨損形貌及磨屑分析40-42
• 3.8 本章小結(jié)42-44
• 第四章 后熱處理對鈦合金Ti6Al4V激光熔覆原位合成Ti_2SC/CrS自潤滑耐磨復合涂層組織和性能的影響44-65
• 4.1 引言44-45
• 4.2 熔覆材料選擇45
• 4.3 激光熔覆試驗及后熱處理工藝45-46
• 4.3.1 激光熔覆工藝參數(shù)45-46
• 4.3.2 后熱處理工藝參數(shù)46
• 4.4 摩擦磨損試驗工藝參數(shù)46
• 4.5 后熱處理對涂層的物相和顯微組織的影響46-54
• 4.5.1 激光熔覆涂層的宏觀形貌46-47
• 4.5.2 XRD衍射分析47-48
• 4.5.3 顯微組織分析48-54
• 4.6 后熱處理對涂層顯微硬度的影響54-56
• 4.7 后熱處理對涂層的摩擦學性能的影響56-64
• 4.7.1 摩擦系數(shù)和磨損率分析56-58
• 4.7.2 涂層磨損形貌分析58-60
• 4.7.3 磨屑分析60-61
• 4.7.4 對偶件磨損形貌及磨損機理分析61-64
• 4.8 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-74
• 攻讀碩士學位期間本人公開發(fā)表的論文及獲獎74-76
• 致謝76-77

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本文編號：551321