添加固體潤滑劑hBN的鈦合金激光熔覆高溫耐磨復(fù)合涂層研究.pdf

1、在鈦合金表面激光熔覆復(fù)合涂層是改善鈦合金摩擦學(xué)性能的一個(gè)有效途徑。目前，大多數(shù)的相關(guān)研究是通過提高表面硬度和強(qiáng)度來改善鈦合金基體摩擦學(xué)性能的，但仍呈現(xiàn)出較高的摩擦系數(shù)，尤其在高溫、重載、不易潤滑的特殊工作環(huán)境下。較高的摩擦系數(shù)對鈦合金類零部件及其對磨件的耐用年限是有害的，克服這一問題的有效方法是設(shè)計(jì)一種具有高溫自潤滑性能的復(fù)合涂層。
　　本文采用激光熔覆技術(shù)制備出了Ni60耐磨復(fù)合涂層、Ni60-5％hBN及Ni60-10%hBN

2、高溫自潤滑耐磨復(fù)合涂層。采用 X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)分析了涂層的物相及顯微組織。采用球-盤式高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)地研究了干滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)條件下激光熔覆涂層在不同溫度(室溫、300℃、600℃)、室溫不同載荷、高溫不同載荷下的摩擦磨損性能并詳細(xì)地探討了復(fù)合涂層的磨損機(jī)理。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：Ti6Al4V合金基體上預(yù)涂Ni60、Ni60-hBN合金粉末制備的復(fù)合涂層飽滿，無明顯的裂紋、

3、氣孔等缺陷，涂層與基體形成了良好的冶金結(jié)合。激光熔覆層可以分為3個(gè)區(qū)域，由涂層表面到基體分別為熔覆區(qū)、結(jié)合區(qū)、熱影響區(qū)。激光熔覆Ni60涂層主要由γ-Ni、TiB2、TiC等物相組成，Ni60-hBN自潤滑耐磨復(fù)合涂層的主要物相除了γ-Ni、TiB2、TiC外，還出現(xiàn)了CrB、Ni3B硬質(zhì)相及hBN潤滑相。隨著hBN含量的增加，硼化物的體積分?jǐn)?shù)有所增加，且在凝固過程中形成了外部為塊狀TiB2，心部為TiC樹枝晶的特殊復(fù)雜的相結(jié)構(gòu)。激光熔

4、覆Ni60涂層平均顯微硬度約為946 HV0.2，是Ti6Al4V基體(約為350 HV0.2)的3倍左右。添加hBN的復(fù)合涂層顯微硬度高于Ni60熔覆層的顯微硬度，Ni60-5%hBN涂層平均硬度約為1052 HV0.2，Ni60-10%hBN涂層的平均顯微硬度約為1109 HV0.2。
　　Ni60涂層的磨損率與摩擦系數(shù)都隨著溫度的升高而升高，常溫時(shí)Ni60涂層的平均磨損率為11.23×10-6 mm3/Nm，比基體磨損率降低

5、了近20倍，Ni60涂層呈現(xiàn)出良好的耐磨性。Ni60-hBN涂層在室溫、300℃、600℃下均表現(xiàn)出較好的耐磨性，且隨著溫度的升高，摩擦系數(shù)及磨損率逐漸下降，尤其溫度為600℃時(shí)，Ni60-10%hBN涂層的摩擦系數(shù)約為0.23，磨損率約為4.2×10-6 mm3/Nm是Ni60涂層的1/4，呈現(xiàn)出優(yōu)異的減摩耐磨性能。這是硼化物、碳化物等增強(qiáng)相及潤滑轉(zhuǎn)移膜綜合作用的結(jié)果。室溫時(shí)激光熔覆Ni60涂層的摩擦系數(shù)及磨損率隨著載荷增大而升高，2