反應氮弧熔覆TiN-TiB2-Fe基復合涂層組織與耐磨性研究.pdf

1、隨著農(nóng)業(yè)機械化、自動化程度的不斷提高，對農(nóng)業(yè)刀具的各方面性能要求越來越高。農(nóng)業(yè)刀具在實際生產(chǎn)中，刀具的磨損不僅導致刀具整體性能下降、工作阻力增加、油耗上升，而且頻繁更換刀具會延誤農(nóng)時、增大作業(yè)成本。因此，制備低成本、高壽命的農(nóng)業(yè)刀具以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化快速的發(fā)展需要具有重要意義。
　　為了提高農(nóng)業(yè)刀具的耐磨性，延長使用壽命，本課題采用反應氮弧熔覆技術，利用WSME-630型氬弧焊機，以氮氣作為保護氣體和反應氣體，在預涂Ti粉、BN

2、粉和Ni60粉的Q235基體上原位合成了TiN-TiB2/Fe金屬陶瓷復合涂層，利用KYKY-2800B型掃描電鏡、D/max-2500旋轉陽極X射線衍射儀、S-4800型冷場場發(fā)射掃描電鏡能譜分析儀、MH-6型顯微硬度計和HRS-2M往復式摩擦磨損試驗機對涂層的形貌、物相、硬度、耐磨性進行了研究，優(yōu)化了工藝參數(shù)，分析了TiN-TiB2/Fe涂層的形成機理與耐磨機理。
　　研究了粘結相Ni60不同含量對涂層成型、顯微組織的影響，確

3、定了粘結相占比為40％左右時，涂層成形平整，組織均勻且沒有明顯缺陷，涂層耐磨性較佳。在電鏡觀察下，涂層可分為涂層區(qū)、結合區(qū)與基體區(qū)，涂層與基體在中間的結合區(qū)形成一個過渡帶，涂層與基體之間形成了良好的冶金結合。
　　采用單因素試驗，研究了氮氣流量、熔覆電流、熔覆速度對涂層組織、涂層硬度及涂層摩擦系數(shù)的影響。結果表明，氮氣流量過低導致反應粉末氧氣，流量過高會致使熔池飛濺不利于涂層成形。熔覆電流與熔覆速度主要影響熔覆過程中的熔覆溫度，溫

4、度過高導致熔池增大，基體熔化沸騰，大量Fe元素滲入涂層，硬質顆粒被稀釋，不利于涂層性能提升。溫度過低導致原位合成反應過慢甚至無法進行，不利于TiN與TiB2的生成。獲得制備綜合性能良好涂層的工藝參數(shù)為:氮氣流量10L/min，熔覆電流160A，熔覆速度2.5mm/s。
　　利用本研究獲取的最佳工藝參數(shù)，制備了最高硬度可達HV0.5980，耐磨性約為基體3.7倍的TiN-TiB2/Fe金屬陶瓷復合涂層，與常用65Mn鋼制農(nóng)業(yè)刀具的耐