等离子喷涂Fe基合金涂层组织及接触疲劳损伤性能的研究.pdf

等离子喷涂Ｆｅ基合金涂层组织及接触疲劳损伤性能的研究５９等离子喷涂Ｆｅ基合金涂层组织及接触疲劳损伤性能的研究ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆ—ＣｏｎｔａｃｔＦａｔｉｇｕｅＤａｍａｇｅｏｆＰｌａｓｍａｓｐｒａｙｅｄ—ＦｅｂａｓｅｄＡｌｌｏｙＣｏａｔｉｎｇ张志强，李国禄，王海斗。，徐滨士。，朴钟宇（１河北工业大学材料科学与工程学院，天津３００１３０；２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）———ＺＨＡＮＧＺｈｉｑｉａｎｇ～，ＬＩＧＵＯｌｕ，ＷＡＮＧＨａｉｄｏｕ，——ＸＵＢｉｎｓｈｉ．ＰＩＡＯＺｈｏｎｇｙｕ。（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ；２ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｆｏｒＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２。Ｃｈｉｎａ）摘要：使用超音速等离子喷涂设备在４５钢基体上制备了铁基合金涂层，采用扫描电镜、透射电镜、ｘ射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征，借助显微硬度仪测定了涂层截面的硬度分布，以球盘式接触疲劳试验机为平台，利用声发射技术实时监测涂层的接触疲劳损伤过程。结果表明，涂层组织主要是由ａ（Ｆｅ，Ｃｒ）相和网状的ＣｒＣ组成，纳米级ａ（Ｆｅ，Ｃｒ）相分布于裂纹周围。声发射特征参数ＲＭＳ可以反映涂层的接触疲劳损伤程度，在转速为２５００ｒ／ｒａｉｎ和应力水平为１．８４８９ＧＰａ实验条件下，分层是涂层失效的最终形式。关键词：等离子喷涂；铁基合金涂层；接触疲劳损伤；声发射；组织结构中图分类号：ＴＧ１７４文献标识码：Ａ—文章编号：１００１－４３８１（２０１２）０６００５９－０４—Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｏｎ１０４５ｓｔｅｅｌｂｙｔｈｅｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅ．—Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｕｓｉｎｇｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｘｒａｙ——ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＥＭ）．Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｃｒｏｓｓｓｅｅｔｉｏｎｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｕｓｉｎｇｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒ．Ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｔａｃｔｆａｔｉｇｕｅｄａｍａｇｅｗａｓｍｏｎｉｔｏｒｅｄｕｓｉｎｇ——ａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎａｂａｌｌｏｎｄｉｓｋｔｅｓｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ—ｃｏａｔｉｎｇｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａ（Ｆｅ，Ｃｒ）ｐｈａｓｅａｎｄｒｅｔｉｃｕｌａｒＣｒ７Ｃ３．Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅａ（Ｆｅ，Ｃｒ）ｐｈａｓｅｓｗｅｒｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｃｒａｃｋｓ．ＤａｍａｇｅｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｎｔａｃｔｆａｔｉｇｕｅｃｏｕｌｄｂｅｒｅｆｌｅｃｔｅｄｂｙＲＭＳｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ．ＤｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｆｉｎａｌｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｉＳ１．８４８９ＧＰａａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｉＳ２０００ｒ／ｒａｉｎ．——Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇ；Ｆｅｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇ；ｃｏｎｔａｃｔｆａｔｉｇｕｅｄａｍａｇｅ；ａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｍｉｃｒｏＳｔｒｔ１ｃｔ１】ｒｅ等离子喷涂修复技术可明显延长齿轮、轴承等滚动接触疲劳失效零件的再服役寿命，降低生产成本，具有非常重要的实际应用价值［１］。因此，研究等离子修复涂层的组织特征和抗接触疲劳性能尤为重要＿５］。研究表明，纳米晶合金具有极高的强韧性、良好的抗接触疲劳性和耐磨性］，因此纳米化技术是当前材料研究领域的热点之一＿７］。本工作采用超音速等离子喷涂技术在４５钢基体上成功制备了含有大量弥散分布的纳米（Ｆｅ，Ｃｒ）相的Ｆｅ基合金涂层，并对涂层的组织结构、相结构进行了研究。以球盘式接触疲劳实验机为平台，利用声发射技术实时监测涂层的疲劳损伤过程，借助ＲＭＳ曲线分析了疲劳损伤全过程。１涂层的制备及实验方法实验用基体材料为淬火４５钢，外径、内径及高度