真空熱壓燒結(jié)耐磨自敏涂層組織及其性能研究.pdf

1、本文采用真空熱壓燒結(jié)將高鋁青銅耐磨合金粉末與磷光粉體耦合，制備了具有自敏檢測(cè)功能的新型耐磨復(fù)合發(fā)光涂層，此種涂層不但具有高鋁青銅合金粉末良好的耐磨耐蝕性能，而且具有磷光材料優(yōu)異的發(fā)光指示性能。新型耐磨自敏涂層應(yīng)用于基底昂貴、或難以拆裝的大型部件的工業(yè)模具表面，特別是工作中模具表面難以察覺(jué)的涂層部位磨損檢測(cè)。工作人員對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的工件表面施以紫外燈照射，當(dāng)涂層表面局部出現(xiàn)磨損時(shí)，基體暴露，磨損部位發(fā)光現(xiàn)象消失，便可確定出涂層工作過(guò)程中的磨

2、損部位，并給予有效措施保護(hù)工件，以此簡(jiǎn)化涂層磨損狀況的監(jiān)測(cè)方法。
　　利用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)，在45＃鋼基體上，制備不同體積分?jǐn)?shù)磷光材料分別復(fù)合高鋁青銅合金粉、銅粉及銅鋁粉耐磨自敏涂層，運(yùn)用光學(xué)顯微鏡、SEM、EDS、XRD等技術(shù)手段分析涂層表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、物相組成，利用硬度計(jì)和分光光度計(jì)測(cè)定涂層硬度及其發(fā)光性能，熒光顯微鏡觀察涂層微觀發(fā)光組織，摩擦試驗(yàn)測(cè)定涂層摩擦特性，研究磷光顆粒在復(fù)合涂層組織中的分布狀態(tài)，進(jìn)一步探討磷光材料

3、摻雜體積濃度和金屬基質(zhì)成分對(duì)涂層組織、物相及發(fā)光性能的影響;并對(duì)燒結(jié)涂層摩擦性能進(jìn)行測(cè)定，分析磷光材料的摻入對(duì)涂層摩擦特性的影響作用。
　　采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)分別制備不同體積含量(10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％)磷光粉復(fù)合高鋁青銅合金粉、銅粉、銅鋁混合粉三系列涂層。磷光顆粒在涂層中分布均勻，但在微觀分布有團(tuán)聚現(xiàn)象。隨著磷光粉體積分?jǐn)?shù)的增加，團(tuán)聚現(xiàn)象更加明顯;經(jīng)熱壓作用后，涂層發(fā)光特

4、性仍為SrAl2O4和BaAl2O4基質(zhì)主晶相，而鋁青銅基磷光復(fù)合涂層基質(zhì)物相主要為β、γ2和k相，銅基磷光復(fù)合涂層基質(zhì)組織主要是金屬Cu，銅鋁基磷光復(fù)合涂層致密基質(zhì)組織主要以Cu3Al和Cu9Al4相為主;隨著磷光材料摻雜濃度增加，鋁青銅基、銅鋁基磷光復(fù)合涂層宏觀硬度趨于平緩增大狀態(tài)，銅基磷光復(fù)合涂層硬度呈明顯逐步增高趨勢(shì)，其中涂層中BaAl2O4灰色相具有最高硬度，SrAl2O4黑色相硬度相對(duì)較低。
　　真空熱壓燒結(jié)作用后，涂

5、層表面均勻分布的SrAl2O4顆粒發(fā)出強(qiáng)烈黃綠光，團(tuán)聚顆粒內(nèi)部發(fā)生裂解，而BaAl2O4顆粒發(fā)出藍(lán)綠光;高鋁青銅合金粉、銅粉、銅鋁混合粉復(fù)合不同體積分?jǐn)?shù)磷光粉涂層，均發(fā)射出裸眼可識(shí)別的藍(lán)綠可見(jiàn)光，涂層發(fā)光典型均為Eu2+的4f65d1→4f7(8S7/2)特征寬帶發(fā)射峰，主峰值位于515nm左右;涂層發(fā)光1強(qiáng)度隨磷光粉體積分?jǐn)?shù)增加而提高，熱壓燒結(jié)對(duì)磷光組織造成機(jī)械劣化，磷光顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象以及金屬材料中Al元素會(huì)引起涂層雜質(zhì)相(SrAl4O

6、7)的生成都會(huì)降低涂層發(fā)光強(qiáng)度;銅基磷光復(fù)合涂層具有最高發(fā)光強(qiáng)度，銅鋁基磷光復(fù)合涂層次之，高鋁青銅基磷光復(fù)合涂層發(fā)光強(qiáng)度最弱;經(jīng)過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)和發(fā)光性能表明，高鋁青銅基磷光復(fù)合涂層具有磨損指示功能。
　　與未添加磷光材料的高鋁青銅、銅粉、銅鋁基涂層相比，高硬度磷光顆粒的添加有利于不同金屬基磷光復(fù)合涂層基體硬度的提高，起到了硬質(zhì)顆粒強(qiáng)化涂層基體的作用。添加磷光顆粒后，高鋁青銅磷光復(fù)合涂層具有較高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，較小的磨損量，耐磨性