【摘要】：摩擦磨損對零件表面損耗很大,因此,機械零部件失效主要是因為機件受到了摩擦而導(dǎo)致?lián)p耗。根據(jù)摩擦學(xué)理論,如果能在基體表面制備一層固體潤滑涂層,并且固體潤滑涂層的剪切應(yīng)力比較低,這層涂層可以顯著地降低摩擦副的磨損情況,提高使用壽命。理想的表面涂層應(yīng)該是既有高硬度又可實現(xiàn)低摩擦。 本文利用超音速等離子噴涂技術(shù)在GCr15基材表面制備KF-301+La_2O_3+WS_2復(fù)合涂層。采用MM-U5G屏顯式材料端面高溫摩擦磨損試驗機分析復(fù)合涂層摩擦學(xué)性能。用XL30W/TMP掃描電子顯微鏡研究涂層磨損前后表面的形貌。用EDAX能譜儀分析涂層表面磨損前后的化學(xué)成分,并對涂層的磨損機理進行了探討。 研究結(jié)果表明:(1)WS_2的含量對涂層性能有著很大的影響。隨著WS_2含量的增加,涂層的硬度呈下降趨勢:(2)涂層的磨損率隨著WS_2含量的變化而顯現(xiàn)較大的波動,并且在WS_2含量為35%時達到最小值,為1.22×10~(-4)mg/m;(3)涂層的摩擦率隨環(huán)境溫度的升高而增加。在300℃時,摩損率為1.02×109~(-4)mg/m;在750℃時,摩損率為2.61×10-4 mg/m。隨著溫度的升高,涂層的摩擦系數(shù)呈現(xiàn)逐步增大的變化特征,當(dāng)溫度低于600℃時,摩擦系數(shù)保持在0.08左右;在750℃時,摩擦系數(shù)為0.12。 微觀組織分析表面:(1)潤滑相WS_2的含量不足,潤滑膜不能充分鋪展,涂層呈層狀脫落,磨損機理為磨粒磨損和疲勞磨損。含量過多,起支撐作用的Ni相相對減少,涂層易發(fā)生粘著磨損;(2)實驗過程中,隨著溫度逐漸升高,接觸表面不僅受到摩擦副的接觸應(yīng)力作用,還受到熱應(yīng)力的作用,導(dǎo)致WS_2固體潤滑膜發(fā)生開裂并向破損發(fā)展,逐漸脫離基體表面發(fā)生脫離。自潤滑復(fù)合涂層在摩擦熱的影響下發(fā)生軟化變形,從而導(dǎo)致強度和耐磨性下降。(3)涂層與基體結(jié)合緊密,潤滑膜能進行連續(xù)潤滑作用。在對磨過程中能在對偶件表面形成轉(zhuǎn)移潤滑膜,降低磨損。(4)KF-301+La_2O_3+WS_2復(fù)合涂層的磨損失效過程是疲勞磨損、磨粒磨損和粘著磨損。
【圖文】：

噴涂材料猛烈撞擊基材表面，大部分的噴涂微粒在碰撞過程中，最終沉積在基材表面，冷卻后形成所需的涂層。冷卻到凝固ln()11TTcdTTρm =σατ 為粒子直徑；c 為粒子熱容；ρ1為粒子密度；σ 為表面張力；α；T 為噴霧化氣體溫度；Tm為粒子熔點。潛熱放出時間 τ′為:qFLτ ′= 為熔化熱或結(jié)晶熱；q 為比熱流；F 為粒子表面積。成原理圖(如圖 1.2)。涂層在形成過程中的每一個環(huán)節(jié)，都影響程中，充分熔融的高速粒子束接連不斷地沖擊基材表面，，并發(fā)面里，形成穩(wěn)固的機械咬合配合。其中第一步加熱噴涂材料，的過程是整個噴涂的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

粒本身的動能以及被加熱時所獲得的熱能會傳遞給基體。與基體發(fā)生碰子會橫向流動，呈扁平狀。迅速冷卻收縮，在此過程中，變形的涂層還氣流的影響。粒子束就是以這種方式，接連不斷地撞擊基體表面。從噴涂涂層的形成層必然是由無數(shù)變形粒子互相交錯呈波浪式堆疊在一起而形成層狀組織其層狀結(jié)構(gòu)使噴涂涂層的性能具有方向性。噴涂涂層的層狀結(jié)構(gòu)使得涂的性能相差很大。由于部分粒子發(fā)生氧化，生成氧化物，伴隨著噴涂粒被包裹在層狀涂層結(jié)構(gòu)里面。粒子不斷堆積、有些粒子還會出現(xiàn)反彈，出現(xiàn)空隙或者空洞的現(xiàn)象。涂層內(nèi)部也會存在殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力可以重熔處理來消除內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力。證明，噴涂材料、噴涂距離、噴涂條件以及熱源對涂層中的氧化物夾雜用。比如選擇適當(dāng)?shù)木嚯x，由于噴涂粒子的射程縮短，夾雜的空氣也必量也會隨之降低。選取噴涂速度快的超音速等離子噴涂方法也能顯著減量。對涂層進行重熔處理，重熔后的涂層不僅氧化物和氣孔顯著減少了質(zhì)狀，性能得到很大的提高。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH117.1

【參考文獻】

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本文編號：2524555