目的研究環(huán)境溫度對(duì)Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的TiB₂-Ni復(fù)合涂層摩擦磨損性能的影響。方法選用"殼核型"Ni包覆TiB₂復(fù)合粉末,通過(guò)超音速火焰噴涂（HVOF）在304不銹鋼基材表面制備TiB₂-50Ni金屬陶瓷復(fù)合涂層。采用掃描電子顯微鏡和X射線(xiàn)衍射儀分析了粉末、涂層與摩擦磨損表面的顯微結(jié)構(gòu)和物相組成,并研究了TiB₂-50Ni涂層和304不銹鋼基材的高溫摩擦磨損性能。結(jié)果 HVOF制備的復(fù)合涂層截面呈現(xiàn)明顯的層片結(jié)構(gòu),涂層厚度、孔隙率、顯微硬度、表面平均粗糙度及界面平均結(jié)合強(qiáng)度分別約300.8μm、2.3%、766.1HV、2.3μm及22.6 MPa。高溫環(huán)境下,304不銹鋼基材摩擦系數(shù)波動(dòng)大,且隨環(huán)境溫度升高,其磨損率急劇增加,而TiB₂-50Ni涂層的摩擦系數(shù)及磨損率波動(dòng)較小。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)600℃時(shí),涂層磨損率為（2.73±0.01）×10^–5 mm³/（N·m）,約為304不銹鋼基材磨損率(（11.07±0.01）×10

【文章來(lái)源】：表面技術(shù). 2020,49(10)北大核心EICSCD

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HVOF用Ti B2-50Ni復(fù)合粉末SEM形貌照片

由圖2a可見(jiàn)，HVOF制備的Ti B2-50Ni復(fù)合涂層截面為明顯的層狀結(jié)構(gòu)，涂層孔隙及未熔顆粒較少，涂層厚度均勻，約300μm。圖2b為復(fù)合涂層與基體界面區(qū)域局部放大照片，Ti B2-50Ni涂層中淺灰色相區(qū)為Ni相，深灰色相區(qū)為T(mén)i B2相，且HVOF涂層與304不銹鋼基材界面結(jié)合十分緊密。由圖2c可見(jiàn)，HVOF涂層表面較平整。圖2d為圖2c中黑色方框區(qū)域局部放大照片，圖中大部分顆粒得以充分熔化鋪展，僅存在極少量未熔顆粒，且層片粒子搭接部位可觀(guān)察到較多微細(xì)孔隙。分析表明，粉末顆粒在超音速火焰噴涂過(guò)程中，飛行速度極快，動(dòng)能極大，粉末顆粒與基體或已形成的涂層表面進(jìn)行劇烈的碰撞沉積，噴涂粒子充分鋪展，形成更平整和低孔隙率涂層。經(jīng)測(cè)定，HVOF復(fù)合涂層孔隙率、顯微硬度、表面平均粗糙度分別為2.3%、766.1HV、2.3μm。由圖3可見(jiàn)，Ti B2-50Ni復(fù)合粉體及HVOF涂層的XRD圖譜中僅可見(jiàn)Ni相及Ti B2相的衍射峰，未見(jiàn)其他雜質(zhì)相的衍射峰。表明“核殼型”復(fù)合粉體表面的Ni包覆層可有效抑制Ti B2的氧化，HVOF過(guò)程中，Ti B2相無(wú)明顯氧化現(xiàn)象。

由圖4a可見(jiàn)，HVOF涂層斷裂發(fā)生在涂層與基體界面處。分析表明，HVOF涂層為高致密涂層，涂層內(nèi)聚強(qiáng)度較高，而涂層與基體結(jié)合界面為相對(duì)薄弱部位。由拉伸失效斷面全貌（圖4b）可見(jiàn)，拉伸斷口平整光滑，從而進(jìn)一步印證了斷裂發(fā)生在涂層與基體結(jié)合界面部位。拉伸失效斷面局部放大圖（圖4c）中可觀(guān)察到明顯的微觀(guān)裂紋，涂層內(nèi)部還存在硬質(zhì)相的斷裂與脫落。經(jīng)測(cè)試，HVOF涂層平均結(jié)合強(qiáng)度為22.6 MPa。圖4 Ti B2-50Ni復(fù)合涂層拉伸失效斷面圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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