不同热喷涂技术制备铁基涂层摩擦学性能研究.pdf

　４８　　　材料工程／２０１３年１Ｏ期　　　　不同热喷涂技术制备铁基涂层　摩擦学性能研究　　　—　　　ＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＦｅｂａｓｅｄＣｏａｔｉｎｇＳｐｒａｙｅｄ　　　　　ｂｙＤｉｆｆｅｒｅｎｔＴｈｅｒｍａｌＳｐｒａｙｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ汪　　　　　勇，周新远，宋占永，黄艳斐，张　伟　　　　　　　　　　　　　　（装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京１０００７２）　　　—　—　ＷＡＮＧＹｏｎｇ，ＺＨＯＵＸｉｎｙｕａｎ，Ｓ０ＮＧＺｈａｎｙｏｎｇ，　　—　　　　ＨＵＡＮＧＹａｎｆｅｉ。ＺＨＡＮＧＷｅｉ　　　　　　（ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｃａｄｅｍｙｏｆ　　　　　　　　ＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　摘要：采用高速电弧喷涂（ＨＶＡｓ）、超音速等离子喷涂（ＨＥＰＪ）、爆炸喷涂（ＤＧｓ）三种工艺喷涂技术，制备了铁基涂层。　　　　　　　借助ｘ射线应力测定仪、ＣＥＴＲ摩擦磨损试验机、纳米测试仪等工具，考察了三种涂层表面残余应力场与（２１１）晶面半高　　　　　　　　　宽，研究涂层在室温下的摩擦磨损性能。结果表明：爆炸喷涂（ＤＧＳ）制备的铁基涂层相对于另外两种涂层具有更好的耐　　　　　　　　　　磨性，主要原因为爆炸喷涂（ＤＧＳ）制备的同种材料的涂层表面表现为残余压应力，纳米硬度较大，晶粒较小，涂层致密。　　　　　　　　　　　　涂层表面的残余应力与涂层的摩擦性能有很好的对应关系，晶粒细化与涂层表面晶格畸变的增加可以有效地提高涂层　　的耐磨性能。　　　　　　　关键词：铁基涂层；热喷涂；摩擦磨损；残余应力—　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１．２０１３．１０．００８　　中图分类号：ＴＧ１７４．４４２　　文献标识码：Ａ　——　文章编号：１００卜４３８１（２Ｏ１３）１０００４８０５　—　　　　　　　　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＦｅｂａｓｅｄｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｉｇｈｖｅｌｏｃｉｔｙａｒｃｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＨＶＡＳ），　　　　　　　　　ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＨＥＰＳ），ａｎｄｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｇａｓｓｐｒａｙ（ＤＧＳ）．Ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ　　　　　　　　　　　　—　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｗｉｄｔｈａｔｈａｌｆｈｅｉｇｈｔｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏ　　　　　　　　　　—　　　　　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｎａｎｏｔｅｓｔｅｒａｎｄＣＥＴＲｗｅａｒｔｅｓｔｅｒ．　　　　　　　　　　　　　　　　Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｓｔｒｅｓｓａｎｄｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｉｓ　　　　　　　　　　　　　—　ｌｉｎｅａｒ．ＴｈｅｃｏａｔｉｎｇｐｒｅｐａｒｅｄｂｙＤＧＳｈａｓｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅａ　　　　　　　　　　—　　　　　ｓｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅＤＧＳｃｏａｔｉｎｇｓｈａｖｅｃｏｍｐｒｅｓｓｓｔｒｅｓｓ，ｈｉｇｈｎａｎｏｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　　　　　　　　　　　　　　　ｆｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｎｃｒｅｍｅｎｔｏｆｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｌａｔｔｉｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．　—　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｅｂａｓｅｄｃｏａｔｉｎｇ；ｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇ；ｗｅａｒ；ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ　　　　　　　　　　　　　　热喷涂技术＿】（等离子喷涂技术、火焰喷涂技术、　　　　　　　　　电弧喷涂技术、电爆喷涂技术等）是机械零部件再制造　　　　　　　　　　　　　　　的关键技术之一，具有操作简单、灵活高效，涂层种类　　　　　　　　　　　　　　　　　多等特点，近年来得到了越来越多的应用。热喷涂技　　　　　　　　　　　术是指利用某种热源将喷涂材料加热到熔化或半熔化　状态，再经高速气流或焰流雾化后加速喷射在经预处　　　　　　　　　　　　　　　　理的零件表面上，使材料表面得到强化和改性而获得　　　具有某种功能（如耐磨、防腐、抗高温等）表面的一种应　　　用性很强的材料表层复合技术］。　　　　　　　　　　　　　　　本研究针对常用的铁基类涂层材料，利用超音速　　等离子喷涂（ＨＥＰＳ）、爆炸喷涂（ＤＧＳ）和高速电弧喷　　　　　　　　　　　　涂（ＨＶＡＳ）三种热喷涂技术制备了涂层，分析比较了　　三种涂层的摩擦学性能，同时结合涂层表面残余应力　　场、半高宽与纳米硬度的分析，探讨了涂层表面摩擦学　性能与残余应力场之间的内在联系。　　　　１实验　　１．１实验材料　　　———　　———　铁基材料为ＦｅＣｒＢＳｉ粉末和ＦｅＣｒ＿ＢＳｉＭｏ粉　　　　芯丝材，化学成分见表１，基体材料为４５钢。　　　　１．２试样制备　　先对基体材料的表面进行倒角和喷砂处理，然后　　　　　　　　　　　　分别利用三种喷涂方法（ＨＥＰＳ，ＨＶＡＳ，ＤＧＳ）制备