含非晶涂層制備及其晶化規(guī)律研究.pdf

1、本文從非晶合金成分設計和噴涂工藝參數(shù)優(yōu)化兩方面出發(fā)，研究了噴涂過程中合金元素對Fe-(Cr，Ni)-(C，B)合金系非晶形成能力的影響機制及規(guī)律；在優(yōu)化工藝參數(shù)條件下制備了不同非晶含量的Fe基非晶合金涂層，建立了非晶相含量與涂層微結構特征的影響關系，并研究了非晶合金涂層的摩擦磨損與磨粒磨損行為及其相應的磨損機理。探討了不同退火溫度下Fe基非晶合金涂層微結構的演化機制，及其對涂層組織及性能的影響。主要研究結果如下： 采用電弧噴涂方

2、法制備非晶涂層，涂層中非晶含量最高可達65．3％。涂層的最佳噴涂工藝參數(shù)為：噴涂電流180A，噴涂電壓32V，壓縮空氣壓力0．55MPa，噴涂距離100mm。在優(yōu)化噴涂工藝參數(shù)條件下制備了不同非晶相含量的Fe基非晶涂層，涂層由變形良好的扁平化粒子相互搭接堆積而成，呈典型的層狀結構形貌，通過圖像分析軟件測量涂層孔隙率在1．80-2．75％范圍內。 制備的非晶涂層顯微硬度超過1100HV0.1，結合強度可達69MPa，高于常見材料電

3、弧噴涂涂層的結合強度(30-50 MPa)。涂層耐磨粒磨損性能約為Q235鋼的15倍以上，主要磨損機制為涂層脆性斷裂和硬質相脆性剝落；涂層摩擦磨損過程中保持較低的摩擦系數(shù)，隨非晶含量的提高摩擦系數(shù)逐漸減小，在經(jīng)過3900米摩擦磨損測試后，其磨損量僅為Q235鋼的5．2％-10％，涂層的摩擦磨損機制主要以疲勞斷裂為主。隨涂層中非晶含量增加，涂層耐磨粒磨損與耐摩擦磨損性能增加。 非晶涂層在400℃、500℃預熱處理過程中，涂層中非晶

4、相組織只發(fā)生結構馳豫，仍保持非晶合金的結構狀態(tài)。在600℃熱處理過程中涂層中非晶相完全晶化，晶化析出相主要為富Fe相和Fe23(C，B)6等硼化物硬質相。在700℃-900℃熱處理時，保溫4小時，涂層中晶化相晶粒緩慢長大，晶粒尺寸始終保持在納米晶范圍內。涂層在熱處理過程中逐步致密化，孔隙率降低。涂層在非晶晶化前，隨著熱處理溫度上升，顯微硬度增加，耐磨粒磨損和摩擦磨損性能緩慢下降；熱處理溫度達到600℃時，涂層完全晶化，之后隨著熱處理溫度