化學(xué)沉積Ni-W-P合金激光納米化及其對磨損影響機(jī)理的研究.pdf

1、化學(xué)鍍Ni-W-P鍍層作為一種三元合金鍍層本身具有較高的耐磨性、耐蝕性、硬度和熱穩(wěn)定性，通過晶化處理其各項(xiàng)性能均有不同程度的提高，所以在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。本文研究了爐內(nèi)退火和激光晶化兩種不同的熱處理方式對化學(xué)鍍Ni-5.24wt％W-6.71wt%P合金鍍層微觀組織及耐磨性的影響及作用機(jī)制。實(shí)驗(yàn)過程中利用XRD、SEM、EDS等手段分別對化學(xué)鍍合金鍍層的組織結(jié)構(gòu)、表面形貌和化學(xué)成分進(jìn)行了分析和觀察，并運(yùn)用Jade軟件對XRD衍射數(shù)據(jù)進(jìn)

2、行定量分析，從而得到了鍍層的物相組成、各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸、晶化程度以及晶格應(yīng)變等微觀組織結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。通過鍍層硬度測試和干摩擦條件下的磨損實(shí)驗(yàn)得到了鍍層的顯微硬度和磨損率。通過分析不同熱處理方式下鍍層微觀組織結(jié)構(gòu)，包括各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸、晶化程度以及晶格應(yīng)變對鍍層硬度、磨損率的影響，建立與宏觀性能間的聯(lián)系，從而明確了各因素對鍍層硬度及耐磨性的影響和作用機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明，鍍態(tài)的Ni-5.24wt%W-6.71wt%P

3、鍍層是由非晶相和少量Ni相微晶組成的混晶態(tài)結(jié)構(gòu)。隨著退火溫度的升高和激光掃描速率的降低，鍍層的晶化程度不斷增大，但退火溫度為700℃和激光掃描速率為8mm/s時，鍍層仍未達(dá)到完全晶化狀態(tài)，700℃退火鍍層的晶化程度趨于95.3%，掃描速度8mm/s的鍍層趨于82.1%。在熱處理過程中，Ni3P相剛析出時（400℃和14mm/s）的晶粒尺寸比Ni相大，但在更高的退火溫度下或更低的掃描速度下，兩相的晶粒尺寸大小與其相反；激光晶化鍍層的Ni3

4、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于400～500℃退火鍍層中Ni3P相質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間；以400～700℃對應(yīng)于14～8mm/s晶化比較，激光晶化鍍層的晶粒尺寸小于退火鍍層的晶粒尺寸。鍍層的晶格應(yīng)變在鍍態(tài)時最大，隨著退火溫度的升高和激光掃描速率的降低而減小，但激光晶化鍍層的晶格應(yīng)變更大些。
　　在200～400℃加熱過程中，退火鍍層的硬度呈上升趨勢，并在400℃時達(dá)到最大值（947.6HV0.1）；從500～700℃時，鍍層的硬度呈現(xiàn)出下降趨勢；激光晶化

5、鍍層的顯微硬度從14～10mm/s增大，在10mm/s時取得最大值958.5HV0.1，但掃描速度從10～8mm/s時，硬度略有下降。激光晶化鍍層峰值硬度高于退火鍍層峰值硬度的原因主要?dú)w因于Ni和Ni3P相較小的晶粒尺寸，尤其Ni3P較大的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
　　鍍態(tài)鍍層和200℃下退火鍍層在所設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件下幾乎被磨光。退火溫度從300℃上升到500℃的過程中，鍍層的磨損率逐漸下降，最佳耐磨性出現(xiàn)在500℃（磨損率為5.3×10-13m

6、3/Nm），在退火溫度超過500℃上升到700℃的過程中，鍍層的磨損率回升。隨著激光掃描速率從14mm/s降低到10mm/s，鍍層的磨損率呈下降趨勢，并在10mm/s時耐磨性（磨損率為4.9×10-13m3/Nm）達(dá)到最佳，掃描速率降低到8mm/s時，鍍層的磨損率增大。獲得最佳耐磨性的激光晶化鍍層和退火鍍層的磨損行為是以微粘著磨損形式為主，磨損表面沒有明顯的犁溝現(xiàn)象。在300℃、8mm/s晶化條件下，鍍層磨損行為表現(xiàn)為粘著磨損；其他晶化