前驱体碳化等离子熔覆高铬铁基耐磨涂层组织与性能研究

论文摘要

本文利用前驱体碳化复合粉末制备技术,以蔗糖为碳的前驱体,制备了等离子熔覆复合粉末;采用同步送粉等离子熔覆设备和优化的等离子熔覆工艺,在Q235钢基材表面制备了高铬铁基耐磨涂层。应用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了涂层的成分和组织结构；用显微硬度计、磨损试验机等研究了涂层的显微硬度分布、磨粒磨损性能。工艺研究表明：以合金粉末和蔗糖为原料,在550℃温度下碳化,可以获得优质的复合粉末。在优化工艺参数的条件下,采用同步送粉等离子束熔覆技术在Q235钢表面制备出质量良好、基本无缺陷、厚度为4—6mm的铁基合金涂层。等离子熔覆层底部属于典型的外延式平面晶组织；中下部是树枝晶；中部是等轴晶；表层是穗状晶。涂层与基体之间则存在白亮带,它是以平面晶的生长形态沿热流方向生长出来的,白亮层的形成表明涂层与基体实现了良好的冶金结合。对熔覆涂层成分分析结果发现,灰黑色的树枝状晶体为固溶了大量Cr和少量Ni、B、Si、Ti、C的γ奥氏体组织和Cr-Ni-Fe形式的置换固溶体组织,亮白色区域为Cr7C3、Fe3C和γ的共晶组织；涂层截面上的平均显微硬度约为HV910,其强韧化机制主要有：固溶强化和弥散强化。由于涂层中高硬度的耐磨相的作用和与基体的冶金结合,涂层具有良好的磨损性能,磨损试验结果表明,室温湿滑动磨损条件下,载荷为40N时,铁基涂层相对与16Mn钢的耐磨性为12倍；而载荷增加到140N时,铁基涂层相对与16Mn钢的耐磨性为34倍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 材料磨损的产生
• 1.3 表面工程技术
• 1.4 等离子表面熔覆技术
• 1.5 本课题研究内容及创新之处
• 2 实验材料与实验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 等离子熔覆设备
• 2.3 试样的制备、组织观察和性能测试
• 3 等离子熔覆高铬铁基耐磨涂层工艺研究
• 3.1 前驱体碳化工艺
• 3.2 合金粉末设计
• 3.3 等离子熔覆工艺设计
• 3.4 本章小结
• 4 高铬铁基耐磨涂层的组织结构
• 4.1 高铬铁基耐磨涂层宏观形貌
• 4.2 高铬铁基耐磨涂层显微组织特征
• 4.3 前驱体碳化工艺对等离子熔覆涂层组织结构的影响
• 4.4 等离子熔覆涂层的显微硬度
• 4.5 本章小结
• 5 高铬铁基耐磨涂层耐磨性能分析
• 5.1 载荷对等离子熔覆涂层耐磨性的影响
• 5.2 磨损时间对等离子熔覆涂层耐磨性的影响
• 5.3 等离子熔覆涂层磨损机理
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间研究成果