水環(huán)境下幾種典型等離子噴涂涂層摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、水環(huán)境中運(yùn)行的許多機(jī)械，如水泵的泵軸等常因磨損而提前失效，通過(guò)表面處理技術(shù)在易磨損部件的表面制備耐磨涂層已經(jīng)被證明能有效提高其服役壽命。本論文采用等離子噴涂技術(shù)在316L不銹鋼基體上制備了Al2O3-TiO2、NiCrBSi（Ni60AA）、WC/NiCrBSi（WC含量30wt.％，標(biāo)記為30WC）涂層，并對(duì)NiCrBSi、WC/NiCrBSi涂層進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚ㄒ来螛?biāo)記為Ni60AAT，30WCT），在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了Al2O3-

2、TiO2、NiCrBSi、WC/NiCrBSi及熱處理后的NiCrBSi、WC/NiCrBSi涂層在空氣和去離子水環(huán)境下的摩擦磨損性能和失效機(jī)制，同時(shí)結(jié)合涂層微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能如硬度等將涂層的摩擦磨損機(jī)理做了較深層次的研究，并得到如下結(jié)果：
　　1.等離子噴涂法制備的Al2O3-x TiO2（x=0%，3%，13%，20%，40%，且依次標(biāo)記為涂層A，AT3，AT14，AT20，AT40)涂層與基體結(jié)合良好，涂層厚度在100~20

3、0μm之間。隨氧化鈦含量的增加，涂層主要相結(jié)構(gòu)由γ-Al2O3相向Al2TiO5相過(guò)渡；涂層顯微硬度由純Al2O3涂層的1274.4Hv0.5逐漸減小到AT40涂層的708.9Hv0.5；Al2O3-TiO2復(fù)合涂層的孔隙率隨氧化鈦含量的增加漸漸減小。
　　2.大氣環(huán)境條件下，AT3涂層表現(xiàn)出最佳減磨性和耐磨性，摩擦因數(shù)為0.55，體積磨損率為5.16×10-6mm3·N-1m-1。Al2O3、AT3涂層發(fā)生應(yīng)力疲勞磨損；而 AT

4、13、AT20、AT40涂層發(fā)生應(yīng)變疲勞磨損。水環(huán)境條件下，Al2O3涂層表現(xiàn)出最佳減磨性，摩擦因數(shù)為0.34， AT20涂層表現(xiàn)出最佳耐磨性，磨損率為3.53×10-6mm3·N-1m-1。水環(huán)境下五種復(fù)合陶瓷涂層都發(fā)生應(yīng)力疲勞磨損；
　　3.Ni60AA涂層主要由γ-Ni、CrB、Cr7C3和Cr23C6相組成，而經(jīng)過(guò)980℃保溫20min高溫處理后的Ni60AA涂層的硬質(zhì)析出相主要由Cr23C6組成，且涂層內(nèi)部層狀堆積機(jī)構(gòu)消

5、失。熱處理后的Ni60AAT和30WCT涂層比熱處理前相應(yīng)涂層硬度提高，孔隙率降低。
　　4.熱處理后的涂層比熱處理前相應(yīng)涂層耐磨性得到提升，兩種環(huán)境下，30WCT涂層都表現(xiàn)出最佳耐磨性。大氣環(huán)境條件下，與GCr15對(duì)磨時(shí)，Ni60AA和30WC涂層主要發(fā)生疲勞磨損，熱處理后的Ni60AAT和30WCT涂層主要發(fā)生粘著磨損；與Si3N4小球配對(duì)時(shí)，四種涂層的磨損機(jī)制主要為發(fā)生疲勞磨損。水環(huán)境下，與GCr15對(duì)磨時(shí)，Ni60AA和3