等離子熔敷TiC-γ-Ni耐磨抗沖擊復合材料涂層組織及性能穩(wěn)定性研究.pdf

1、煤炭在國民經濟中占有極其重要的戰(zhàn)略地位，近段時期內，我國以煤炭為主的能源結構不會發(fā)生根本性改變。采煤機截齒是安裝在采煤機最前端用來切割煤層的工具，提高采煤機截齒的耐磨性將對整個采煤行業(yè)產生深遠的影響。等離子熔敷技術具有生產效率高、操作方便、設備成本低等一系列優(yōu)點。金屬陶瓷TiC硬度高，熔點高，密度低且耐磨性能優(yōu)異;Ni與TiC有很好的潤濕性，Ni基固溶體耐熱、耐蝕及強韌性優(yōu)異。
　　本文分別選取19Ni-37C-44Ti(at.％

2、)、30Ni-32C-38Ti(at.％)、40Ni-26.5C-33.5Ti(at.％)和50Ni-22C-28Ti(at.％)混合合金粉末為原料，采用等離子熔敷技術在Q235基材表面制備了以TiC為增強相，以γ-Ni固溶體為主要基體相的耐磨抗沖擊復合材料涂層。
　　對各涂層與截齒采用相同熱處理工藝，利用XRD、OM、SEM以及EDS分析了等離子熔敷復合材料涂層以及熱處理后涂層的顯微組織結構以及主要相組成。結果表明:以19Ni-

3、37C-44Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層A主要組成相為金屬陶瓷相TiC和γ-(Fe，Ni)固溶體，另外有少量未參加反應的石墨顆粒;以30Ni-32C-38Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層B，以40Ni-26.5C-33.5Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層C及以50Ni-22C-28Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層D，三種涂層的主要組成相均為金屬陶瓷相TiC和γ-(Ni，Fe)固溶體，另

4、外有部分未參加反應石墨顆粒，但各組成相的含量及形貌各不相同;所有涂層經熱處理后無新相生成，表明涂層具有良好的高溫組織穩(wěn)定性。涂層與基材之間形成了良好的冶金結合，組織細小，具有典型的快速凝固特征，高硬度的深灰色初生相TiC彌散分布在以強韌性良好的γ-(Ni，Fe)固溶體為主的基體相中。
　　利用顯微硬度計測試了各涂層熱處理前、后的顯微硬度梯度分布，結果表明，熱處理前、后涂層均具有比齒體材料35CrMnSi更高的硬度分布，不同涂層之間

5、，隨著Ni含量的增加硬度逐漸降低;同一涂層內，由涂層表面至結合區(qū)硬度逐漸降低;所有涂層經熱處理后硬度略有下降。
　　利用銷-盤式磨損試驗機測試了各涂層熱處理前、后的室溫干滑動摩擦磨損性能，結果表明:在室溫干滑動摩擦磨損試驗條件下，各涂層較齒體材料35CrMnSi擁有更少的磨損失重和較低的摩擦系數，且涂層A、B、C的磨損失重對載荷不敏感。涂層隨著Ni含量的增加，耐磨性逐漸下降;所有涂層經熱處理后硬度略有下降;考慮到涂層A中微裂紋的存