激光熔覆NiCr-Cr3C2-WS2高溫自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合涂層研究.pdf

1、許多摩擦運(yùn)動(dòng)副零部件（如高溫絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、汽輪機(jī)葉片、缸套、核閥等）工作在高溫、高壓、高真空度等苛刻工況條件下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)外加潤(rùn)滑，因此需要材料具有良好的高溫自潤(rùn)滑性能。在硬質(zhì)合金粉末中加入固體潤(rùn)滑劑，采用先進(jìn)的表面工程手段，在零件表面制備高溫自潤(rùn)滑性能優(yōu)異的涂層是解決上述問題的有效方法之一。
　　本文以激光熔覆技術(shù)為手段，以 NiCr/Cr3C2、NiCr/Cr3C2-10%WS2、NiCr/Cr3C2-20%WS2和NiCr/

2、Cr3C2-30%WS2復(fù)合合金粉末為原料，制備了以γ-（Fe,Ni）固溶體為涂層基材，Cr7C3和（Cr, W）C為主要增強(qiáng)相，以WS2和CrS為自潤(rùn)滑相，并且組織均勻、與不銹鋼基體結(jié)合良好的高溫自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合涂層。研究發(fā)現(xiàn)，在激光高能束的作用下，大部分WS2發(fā)生熱分解，本文為抑制WS2分解，并增強(qiáng)其與基體以及復(fù)合粉末基材的相容性，對(duì)WS2粉末進(jìn)行化學(xué)鍍Ni-P包覆（全文簡(jiǎn)稱WS2（Ni-P）），并以NiCr/Cr3C2-30%WS2

3、（Ni-P）為復(fù)合粉末原料，采用激光熔覆的方法制備涂層，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行化學(xué)鍍包覆能有效抑制固體潤(rùn)滑劑WS2分解，殘留的WS2彌散分布在γ-（Fe,Ni）/Cr7C3共晶組織中。
　　對(duì)所制備的激光熔覆涂層進(jìn)行常溫/高溫干滑動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：NiCr/Cr3C2涂層由于Cr7C3硬質(zhì)相較多、硬度高，所以非常耐磨，但涂層脆性較大，在無(wú)外加潤(rùn)滑的條件下，高溫時(shí)易發(fā)生粘著磨損，磨損率較大；NiCr/Cr3C2-WS2涂層中

4、由于含有固體潤(rùn)滑相WS2和CrS，寬溫摩擦磨損性能有明顯改善，雖然高溫下在磨損表面發(fā)現(xiàn)塑性變形痕跡，但未發(fā)生大面積粘著磨損，綜合對(duì)比添加不同含量固體潤(rùn)滑劑WS2所制備的涂層干滑動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn) NiCr/Cr3C2-10%WS2涂層寬溫下的摩擦學(xué)性能最優(yōu)；NiCr/Cr3C2-30%WS2（Ni-P）涂層由于殘留了較多的固體潤(rùn)滑相WS2，在300℃時(shí)磨損表面形成了潤(rùn)滑轉(zhuǎn)移膜，有效隔絕了對(duì)磨球與涂層之間的高應(yīng)力接觸，起到了很好的減

5、摩作用，涂層磨損表面平滑，在寬溫范圍未發(fā)生明顯的塑性變形。
　　為研究所制備的涂層相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)NiCr/Cr3C2-10%WS2涂層在600℃下進(jìn)行10～50h熱處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明涂層沒有發(fā)生相變、相分解，也沒有發(fā)生涂層與基體間的元素的相互滲透；熱處理過程中，部分γ-（Fe,Ni）/Cr7C3共晶組織溶解，Cr7C3枝晶發(fā)生斷裂和造粒，使涂層基本呈雙相結(jié)構(gòu)。分析認(rèn)為，本實(shí)驗(yàn)所制備的高溫自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合涂層高溫下具有良好的相結(jié)構(gòu)穩(wěn)