高能束表面處理之銅合金表面激光原位制備梯度涂層-資料下載頁
2025-04-30 18:18本頁面
【正文】 片 (a)50 。 (b)500 。 (c)1000 ① Wear direction Wear direction 圖 Cu基體表面粘著磨屑的 EDS能譜 (a) (b) (c) 圖 梯度涂層磨損 1小時后磨損面的 SEM形貌照片 Wear direction ① ? 涂層的摩擦面整體上較為平整； ? 磨損類型為涂層內(nèi)部脫落的球形硬質(zhì)顆粒產(chǎn)生的磨料磨損。 1 2 3 9 6 8 7 5 4 圖 NiP化學(xué)鍍試樣 250℃ 熱震試驗宏觀形貌 （ 1） 原始形貌；（ 2）～（ 9） 熱震 1～ 8次后形貌 ? 鍍層未出現(xiàn)明顯的宏觀裂紋、脫落等嚴(yán)重質(zhì)量問題，表面光滑平整并與基體緊密結(jié)合； ? 試塊表面產(chǎn)生了輕微的氧化現(xiàn)象。 (GB/T 52702022 ) 1 2 3 5 4 6 7 8 9 圖 梯度涂層試樣 250℃ 熱震試驗宏觀形貌 （ 1）原始形貌；（ 2）～（ 9）熱震 1～ 8次后形貌 ? 梯度涂層的表觀形貌未見明顯變化； ? 試塊表面受到輕微的氧化，顏色變深。 1 2 3 4 5 6 7 8 圖 NiP化學(xué)鍍試樣 750℃ 熱震試驗宏觀形貌 （ 1）～（ 8）熱震 1～ 8次后形貌 圖 NiP化學(xué)鍍試樣熱震過程中剝落的氧化皮 1 8 2 3 7 6 4 5 圖 梯度涂層試樣 750℃ 熱震試驗宏觀形貌 （ 1）～（ 8）熱震 1～ 8次后形貌 ? 未見涂層有任何宏觀的開裂，與 Cu基體之間也未出現(xiàn)分離、鼓包和剝落的現(xiàn)象； ? 涂層表面的顏色較 250℃ 熱震時加深，氧化程度加重。 圖 梯度涂層 750℃ 熱震后的顯微組織形貌 (a)50 。 (b)200 (a) (b) Substrate Coating Precipitated phase ? 組織致密完整，無熱沖擊而產(chǎn)生的裂紋，整個涂層與 Cu基體仍呈冶金結(jié)合狀態(tài)； ? 熱震產(chǎn)生了擴(kuò)散團(tuán)聚和過飽和固溶體的脫溶、粗化，在涂層中析出了大顆粒的硬質(zhì)相。 圖 750℃ 熱震后梯度涂層表面的 XRD圖譜 20 40 60 80 100 1202022400060008000100001202214000160003422324526222422232161162145 Intensity/a.u2 ?? de g1 C o C r2O42 C u O3 F e O4 Al3Ni5 F e N i6 C rN i F e C12434565 （ 1） 經(jīng)過優(yōu)化后，激光原位制備工藝的最佳參數(shù)分別為離焦量6mm，電流 200A，掃描速度 ，脈寬 3ms，脈沖頻率15Hz，激光能量密度為 ；在最佳參數(shù)制得的單道熔覆涂層最大顯微硬度值達(dá)到了 363HV；熔覆層金相顯微組織主要為交替規(guī)律分布的平面晶組織、柱狀晶組織和超細(xì)晶組織。 （ 2） 激光原位制備的四層 Ni基梯度涂層表面完整、平滑，具有脈沖激光特有的“波紋”狀表面形貌。涂層內(nèi)部無裂紋、氣孔等缺陷生成，涂層與基體及涂層內(nèi)部各層之間均呈緊密的冶金結(jié)合狀態(tài)，涂層內(nèi)部組織形貌呈明顯得梯度變化；梯度涂層的設(shè)計解決了高硬度耐磨涂層往往韌性較差，在制備和應(yīng)用過程中容易產(chǎn)生裂紋的問題。 （ 3） 梯度涂層中主要存在 Ni、 Co基體相，以及 CrNiFeC、Ni4(W,Mo)、 FeNi和 Ni3Al等相，為多合金相共存的結(jié)構(gòu)；涂層內(nèi)部的超細(xì)晶組織對涂層起到了細(xì)晶強化作用；在涂層制備過程中原位生成了富 Cr的復(fù)合碳化物析出顆粒，且彌散分布在涂層之中，對涂層起到了第二相粒子強化作用。 （ 4） 梯度涂層的顯微硬度沿 Cu基體至涂層表面呈明顯梯度升高的趨勢，由基體的約 100HV逐步增加到最外層的 834HV，為基體顯微硬度的 。 （ 5） 摩擦磨損實驗結(jié)果表明，所加載荷為 30N，磨損 60min后， Cu基體的磨損量為 ，而梯度涂層試塊的磨損量為 ，為 Cu基體試塊磨損量的約 1/8；在整個摩擦過程中，涂層對摩擦副的摩擦系數(shù)明顯的低于 Cu基體的摩擦系數(shù)，為 Cu基體的 1/21/3； Cu基體與碳鋼摩擦副之間發(fā)生了嚴(yán)重的粘著磨損，而梯度涂層與碳鋼摩擦副之間的磨損類型主要為磨料磨損，磨損程度較輕。證明激光原位制備的梯度涂層具有優(yōu)良的耐磨性能 。 （ 6） 分別經(jīng)過 250℃ 和 750℃ 熱震試驗后，涂層內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)任何的裂紋和涂層剝落現(xiàn)象，與 Cu基體的結(jié)合界面仍呈牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)；由于產(chǎn)生了擴(kuò)散團(tuán)聚和脫溶粗化，涂層內(nèi)部析出了大顆粒的硬質(zhì)相；XRD分析表明經(jīng)過熱震試驗，涂層表面生成一層以 CoCr2O4相為主的復(fù)合氧化物層，該氧化物層厚度較薄，結(jié)構(gòu)致密且與涂層結(jié)合牢固，可阻礙涂層的進(jìn)一步氧化。證明激光原位制備的梯度涂層具有優(yōu)良的耐熱沖擊韌性和耐高溫氧化性能。
化學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1