等離子噴涂鐵基非晶涂層結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、非晶材料以其優(yōu)異的性能日益受到關(guān)注。盡管目前可以制備出大塊非晶材料，但由于苛刻的制備條件而導(dǎo)致其制備成本高而無法廣泛應(yīng)用。熱噴涂涂層制備過程中，由于噴涂粒子的快速冷卻特性，使其成為制備非晶涂層的一種有效方法。本文利用等離子噴涂制備Fe基非晶涂層，系統(tǒng)研究噴涂參數(shù)、熱處理對(duì)Fe基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)、耐磨損性能及耐腐蝕性能的影響規(guī)律。探討Fe基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)、耐磨及耐蝕行為的演變機(jī)制。鑒于涂層中的孔隙對(duì)涂層性能的不利影響，通過向Fe基非晶涂

2、層中添加非晶Mo基合金形成Fe/Mo復(fù)合涂層、對(duì)Fe基非晶涂層進(jìn)行激光重熔處理，以期減少或消除涂層中的孔隙、提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度，研究Mo基合金添加和激光重熔處理對(duì)Fe基非晶涂層的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響規(guī)律。
　　Fe基非晶涂層研究結(jié)果表明：（1）噴涂功率對(duì)Fe基非晶涂層的形成產(chǎn)生顯著影響。增加噴涂功率有利于形成致密結(jié)構(gòu)的涂層，但伴隨著少量晶化相的產(chǎn)生；而主氣（Ar）流量對(duì)Fe基非晶涂層形成的影響不明顯。理想的噴涂工藝參數(shù)為：噴涂電壓

3、50V，噴涂電流300A，主氣壓力0.7MPa，主氣流量80L/min，噴涂距離100mm。制備的Fe基非晶涂層非晶含量高達(dá)93％；（2）在573K對(duì)Fe基非晶涂層熱處理過程中，非晶組織只發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫，而沒有新晶相產(chǎn)生。在873 K熱處理后，F(xiàn)e基非晶涂層中析出了Fe、Fe2B、Fe2O3和B0.44C1.41Cr3等晶相，其晶粒尺寸在60nm左右，非晶相含量減小，并且涂層的硬度和耐磨性得到提高。然而，在1023K熱處理?xiàng)l件下，F(xiàn)e基非

4、晶涂層幾乎全部晶化，晶粒已經(jīng)長(zhǎng)大到微米級(jí)，涂層表面出現(xiàn)了大量裂紋，其耐磨性能顯著降低；（3）鹽霧腐蝕試驗(yàn)表明：Fe基非晶涂層主要發(fā)生縫隙腐蝕，腐蝕主要產(chǎn)生于涂層孔隙位置；（4）磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磨損主要以涂層粒子的斷裂和脫落、以及硬質(zhì)顆粒犁削為主。
　　通過對(duì)Fe/Mo復(fù)合涂層研究發(fā)現(xiàn)，由于Mo基合金具有自粘性能和良好導(dǎo)熱性能，隨著Mo基合金加入量的增加，復(fù)合涂層孔隙率降低，結(jié)合強(qiáng)度提高了10 MPa。磨損過程中，F(xiàn)e/Mo復(fù)合涂

5、層中粒子斷裂和脫落顯著減少，耐磨性能顯著提高。由于涂層致密度提高，縫隙腐蝕幾率降低，隨著Mo基合金量的增加，F(xiàn)e/Mo復(fù)合涂層在NaCl溶液中的腐蝕電流密度顯著降低。
　　對(duì)Fe基非晶涂層進(jìn)行激光重熔處理后，F(xiàn)e基非晶涂層中的孔隙得到消除，熔池深度達(dá)到涂層厚度，涂層與基體間產(chǎn)生冶金結(jié)合。激光重熔層中有較多晶化相形成，透射電鏡下觀察到晶粒分布在非晶基體中。盡管重熔層在凝固后有極其細(xì)小的氣孔和少量裂紋產(chǎn)生，但相比等離子噴涂涂層，重熔層

6、在NaCl和HCl溶液中的腐蝕電流密度降低了約20倍，說明孔隙率降低對(duì)涂層耐腐蝕性能提高的影響明顯超過了非晶含量降低的影響。在干摩擦條件下，激光重熔層的磨損機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏哪チＤp。
　　激光重熔Fe/Mo復(fù)合涂層的研究表明：Mo基粒子與Fe基粒子得到完全融合，復(fù)合涂層中的孔隙完全消除，重熔層組織致密度提高。激光重熔Fe/Mo復(fù)合涂層XRD圖譜中出現(xiàn)了明顯的晶化峰。激光重熔Fe/Mo復(fù)合涂層中Mo和Ni等促進(jìn)形成穩(wěn)定鈍化膜的元素含