水環(huán)境下幾種典型等離子噴涂涂層摩擦學性能研究.pdf

1、水環(huán)境中運行的許多機械，如水泵的泵軸等常因磨損而提前失效，通過表面處理技術在易磨損部件的表面制備耐磨涂層已經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在316L不銹鋼基體上制備了Al2O3-TiO2、NiCrBSi（Ni60AA）、WC/NiCrBSi（WC含量30wt.％，標記為30WC）涂層，并對NiCrBSi、WC/NiCrBSi涂層進行高溫熱處理（依次標記為Ni60AAT，30WCT），在實驗室條件下研究了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制，同時結合涂層微觀結構、力學性能如硬度等將涂層的摩擦磨損機理做了較深層次的研究，并得到如下結果：
　　1.等離子噴涂法制備的Al2O3-x TiO2（x=0%，3%，13%，20%，40%，且依次標記為涂層A，AT3，AT14，AT20，AT40)涂層與基體結合良好，涂層厚度在100~20

3、0μm之間。隨氧化鈦含量的增加，涂層主要相結構由γ-Al2O3相向Al2TiO5相過渡；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)生應力疲勞磨損；而 AT

4、13、AT20、AT40涂層發(fā)生應變疲勞磨損。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)境下五種復合陶瓷涂層都發(fā)生應力疲勞磨損；
　　3.Ni60AA涂層主要由γ-Ni、CrB、Cr7C3和Cr23C6相組成，而經過980℃保溫20min高溫處理后的Ni60AA涂層的硬質析出相主要由Cr23C6組成，且涂層內部層狀堆積機構消

5、失。熱處理后的Ni60AAT和30WCT涂層比熱處理前相應涂層硬度提高，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對磨時，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小球配對時，四種涂層的磨損機制主要為發(fā)生疲勞磨損。水環(huán)境下，與GCr15對磨時，Ni60AA和3