本文關(guān)鍵詞：高溫處理對(duì)激光熔覆自潤滑耐磨復(fù)合涂層影響的研究

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【摘要】：鈦合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、韌性、比強(qiáng)度以及生物相容性而被廣泛地運(yùn)用于化工、航空以及生物領(lǐng)域。然而,鈦合金的表面硬度較低、耐磨性能較差等特點(diǎn)限制了其在許多工業(yè)領(lǐng)域的推廣運(yùn)用。在過去的三十年間,已有很多學(xué)者進(jìn)行了大量的意在提高鈦合金摩擦學(xué)性能的科學(xué)試驗(yàn)。先前所采用的思路基本是使用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子噴涂等表面工程技術(shù)來改善鈦合金的摩擦學(xué)性能。近些年,利用激光熔覆技術(shù)在鈦合金表面熔覆一層陶瓷增強(qiáng)相金屬基復(fù)合涂層被證明是一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的工藝方法,激光熔覆技術(shù)可以改善材料表面性能,例如耐腐蝕性、耐氧化性和耐磨性等。本文采用激光熔覆技術(shù),分別以Ni Cr/Cr3C2+10%Ca F2、Ni60和Ni60+10%h-BN三種不同的混合粉末體系為熔覆材料,以預(yù)涂粉末的方式在Ti6Al4V基體表面制備出了γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2、γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN高溫自潤滑耐磨復(fù)合涂層,為了研究這三種熔覆涂層的高溫穩(wěn)定性,將所制備的熔覆涂層試樣置于600℃高溫環(huán)境下保溫處理不同時(shí)間,隨爐冷卻。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、顯微硬度計(jì)以及HT-1000型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)經(jīng)過不同時(shí)間高溫處理后熔覆涂層的物相組成、顯微組織形貌、顯微硬度和摩擦磨損性能進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2熔覆涂層主要包括γ-Ni Cr Al Ti固溶體、Ti C硬質(zhì)相以及Ca F2潤滑相,該熔覆涂層在600℃高溫環(huán)境下保溫24 h、48 h、96 h后并沒有發(fā)生相變;經(jīng)過96 h高溫處理后,該熔覆涂層平均顯微硬度由高溫處理前的約816 HV0.2降為約706 HV0.2,但是相對(duì)于Ti6Al4V基體(360 HV0.2)依然保持較高的硬度性能;γ-Ni/Ti C/Ti B2熔覆涂層主要包括γ-Ni固溶體和Ti B2、Ti C硬質(zhì)相,而γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂層除了含有上述物相外,還包含有Cr B和Ni3B硼化物以及h-BN潤滑相,將γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂層分別置于600℃高溫環(huán)境下保溫10 h、30 h、50 h后沒有發(fā)生相變。高溫處理50 h后,兩種熔覆涂層的顯微硬度都有所下降,降為約750 HV0.2和910 HV0.2,但是相對(duì)于Ti6Al4V基體依然保持較高的硬度性能。摩擦磨損試驗(yàn)表明:高溫處理前,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2熔覆涂層(摩擦系數(shù)約為0.31,磨損率約為24.78×10-6 mm3/Nm)相對(duì)于Ti6Al4V基體(摩擦系數(shù)約為0.39,磨損率約為114.08×10-6 mm3/Nm)具有較為優(yōu)異的耐磨減摩性能。隨著高溫處理時(shí)間的增大,該涂層的摩擦系數(shù)和磨損率均有一定的波動(dòng)。經(jīng)高溫處理96 h后,該涂層的耐磨性能和減摩性能相對(duì)于高溫處理前均有略微下降,摩擦系數(shù)和磨損率分別增大至約0.36和約26.20×10-6mm3/Nm,但是相對(duì)于Ti6Al4V基體依然具有一定的減摩性能和較為優(yōu)異的耐磨性能。γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂層高溫處理前具有優(yōu)異的耐磨減摩性能(摩擦系數(shù)約為0.225,磨損率約為4.85×10-6mm3/Nm),但是γ-Ni/Ti C/Ti B2只具有較為優(yōu)異的耐磨性能而不具有減摩性能(摩擦系數(shù)約為0.41,磨損率約為16.85×10-6mm3/Nm)。在進(jìn)行高溫處理試驗(yàn)后可知:兩種熔覆涂層的摩擦系數(shù)和磨損率均隨著高溫處理時(shí)間的增大而增大,高溫處理50 h后,γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂層的摩擦系數(shù)分別增大為0.45和0.375,磨損率分別增大為18.12×10-6 mm3/Nm和5.35×10-6 mm3/Nm,與Ti6Al4V基體的摩擦學(xué)性能對(duì)比可知,γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂層經(jīng)過50 h高溫處理后依然保持優(yōu)異的耐磨性能,但是減摩性能均不佳。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1204452