等离子喷涂Cr3C2/NiCr金属陶瓷基高温润滑涂层的摩擦学行为研究

目的 探讨和研究Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层与ZrO2配副在宽温域（室温~800 ℃）内的摩擦磨损行为和磨损机理。方法 以Cr3C2/NiCr作为基底材料,CaF2、Ag、MoO3作为固体润滑剂,采用大气等离子喷涂技术在718高温合金钢基体表面,制备Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2和Cr3C2/NiCr-CaF2金属陶瓷涂层。采用UMT-3高温摩擦磨损实验机评价涂层从室温~800 ℃的摩擦磨损性能,采用显微硬度计和万能材料实验机测试涂层的显微硬度和粘结强度,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱仪分析涂层的显微结构、物相组成和磨痕的微观形貌。结果Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2金属陶瓷涂层结构致密,显微硬度和结合强度均随着固体润滑剂含量的增加而有所下降,结合强度分别为46.45、36.65 MPa,显微硬度分别为524.61HV0.3、478.29HV0.3。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而降低,800 ℃时Cr3C2/NiCr-CaF2和Cr3C2/NiCr-Ag-MoO3-CaF2涂层的摩擦系数和磨损率最低,最低摩擦系数分别为0.30和0.19,最低磨损率分别为3.84×10-5、2.89×10-5 mm3/(N?m)。 结论 CaF2可以改善600 ℃以上的摩擦学性能,Ag、CaF2、MoO3在涂层磨损表面发生摩擦化学反应生成的钼酸银和钼酸钙,可以有效地改善Cr3C2/NiCr涂层在600 ℃以上的摩擦学性能。     

等离子喷涂 NiCr / Cr3 C2 -hBN 复合涂层的制备及摩擦性能研究

目的加入h BN作为固体润滑剂,提高Ni Cr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能。方法采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合粉体,再采用等离子喷涂技术制备复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高温摩擦磨损试验等手段研究粉体和涂层的显微结构、物相组成以及室温至800℃的摩擦磨损性能,探讨Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和400,800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层呈典型的层状结构,涂层结合强度可达24 MPa,孔隙率为(8.47±0.5)%。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而先升高,后逐渐降低,400℃时最高,分别约为0.59和9.2×10-4mm3/(N·m),800℃时分别降至0.45和4.1×10-4mm3/(N·m)。高温下,h BN润滑膜和金属氧化物的形成是摩擦系数和磨损率降低的主要原因。室温下涂层的主要磨损机制是脆性断裂;400℃时,涂层的主要磨损机制是脆性断裂、塑形变形和轻微粘着磨损;800℃时,涂层的主要磨损机制是塑性变形、氧化、粘着磨损和涂层转移至对偶件。结论等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和高温下的润滑性能较好。     

氧化对含氟化物共晶耐磨自润滑涂层机械和摩擦学性能影响

目的 考察NiCr/Cr3C2?BaF2/CaF2涂层在高温氧化环境下成分与结构变化,着重研究氧化对涂层机械和摩擦学性能影响。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备出NiCr/Cr3C2?BaF2/CaF2涂层,对涂层进行700、800、850 ℃氧化处理,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、力学性能试验机和高温摩擦磨损试验机等设备,比较了喷涂态涂层与氧化处理后涂层的微观结构、物相成分及机械和摩擦学性能。结果 涂层在700 ℃以上氧化环境中,会发生氧化诱导下以氟化物润滑相表面迁移和表面Cr选择性氧化等行为构成的铬酸盐反应。该反应在850 ℃时会使涂层性能形成“嬗变”,在该温度下氧化处理后涂层的结合强度由喷涂态的75 MPa急剧下降至20 MPa,涂层近表显微硬度由735HV下降至190HV;此外,涂层在300 ℃时体积磨损率由喷涂态的2.19×10⁵ mm³/N.m剧增至16.3×10⁵ mm³/N.m。结论 高温氧化诱导下的铬酸盐反应,不仅会破坏涂层中粘结相、耐磨相和润滑相的分布均匀性,而且会使涂层孔洞、裂纹等缺陷显著增加,由此导致涂层的机械和摩擦磨损性能大幅下降。对于工作时摩擦闪温超过800 ℃的含氟化物刷式封严涂层而言,涂层在经历闪点后所发生的性能“嬗变”是其短期失效的重要因素。提高涂层的抗氧化性能、降低高温下铬酸盐反应烈度将会是改善涂层失效的有效方法。     

爆炸喷涂工艺制备碳化铬涂层

利用爆炸喷涂工艺分别制备了Cr2G3+NiCr及Cr2G3+NiCr+CaF2涂层,对比了两种涂层的显微结构,显微硬度及摩擦磨损性能.结果显示,CaF2的添加尽管会减小涂层的显微硬度,但同时也减小了涂层的摩擦系数,从而提高了涂层的耐磨能力.另外还分析了CaF2降低涂层摩擦系数的机理.     

镍基复合材料涂层的激光熔覆制备及表征

利用激光熔覆技术在在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-MoS2-BaF2复合材料耐磨自润滑涂层,采用X衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了熔覆层的物相组成及显微组织,采用显微硬度计测试了涂层沿层深方向的显微硬度分布,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明：涂层主要由γ-( Ni,Fe)共晶化合物、碳化物硬质Cr7C3、CrS以及少量的MoS2润滑相和少量BaF2组成,熔覆层的显微硬度平均值约为783 HV0.2,是基体的2.44倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/5。磨损过程中产生的润滑氧化膜有利于提高其耐磨损性能。     

等离子喷涂制备NiCoCrAlY/BaF2/CaF2/C/Y自润滑涂层及其高温摩擦性能

通过等离子喷涂技术制备润滑相BaF2∶CaF2∶C比分别为3.1∶1.9∶7和15.5∶9.5∶4.9的两种NiCoCrAlY/BaF2/CaF2/C/Y复合涂层,研究了所选固体润滑剂在高温摩擦中对涂层润滑性能和机械性能的影响,分析BaF2/CaF2/C的综合作用,在500℃和800℃时分别对涂层进行高温摩擦试验。结果表明:500℃时,摩擦面比较粗糙,涂层的摩擦因数较高,磨损较为严重,表现出明显的剥落现象;800℃时,涂层表面没有BaF2/CaF2/C等润滑相的存在,发生了摩擦化学反应,摩擦表面生成了一层光滑致密的氧化膜,并存在一定程度的材料转移现象。经过X射线衍射(XRD)分析表明,在高温和摩擦的共同作用下,涂层表面有BaCrO4生成,摩擦因数最低可达0.268,对应的磨损量为0.351 6mm3,有效降低了涂层的摩擦和磨损。在涂层的性能测试中,各润滑相之间的协同作用较好。     

软/硬质摩擦偶件材料对Ni3Al基涂层宽温域内摩擦学行为的影响

目的 合理选用摩擦偶件材料,以减缓Ni3Al基涂层宽温域内的摩擦磨损.方法 分别以WC-Co和316L为摩擦偶件,研究25～800℃内其对Ni3Al基涂层润滑和磨损机理的影响.采用高温硬度仪测试摩擦偶件在不同温度时的硬度,采用附带能谱仪的扫描电子显微镜观察磨损表面、磨斑和磨屑的形貌并测试成分,采用拉曼散射仪测试磨损表面和磨斑的成分.结果 在25～800℃,随温度的升高,两种摩擦副的摩擦系数具有一致的变化规律.与WC-Co对摩时,涂层在各温度下均具有低磨损率,且随温度升高,磨损率呈下降趋势.在25～200℃,与316L对摩时,涂层主要表现为粘着磨损和磨粒磨损,而与WC-Co对摩时,涂层在高接触应力下发生塑性变形,抑制Ag润滑相析出和涂层剥落,使其较前者具有高摩擦系数和低磨损率.在400℃,与WC-Co对摩时,高接触应力下产生的摩擦热促使涂层发生轻微的氧化,形成NiO和NiCr2O4,使其减摩性能优于Ni3Al/316L摩擦副.在600～800℃,与316L对摩时,涂层由严重的粘着磨损转变为氧化磨损;而与WC-Co对摩时,涂层由氧化磨损和剥层磨损转变为氧化磨损.此外,800℃时,Ni3Al/316L摩擦副的摩擦磨损发生在光滑润滑膜与粗糙转移膜之间,而Ni3Al/WC-Co摩擦副发生在光滑的润滑膜与转移膜之间.结论 在25～800℃,涂层与316L和WC-Co对摩时均具有良好的减摩性能,且与WC-Co对摩时具有更优的耐磨性能.     

激光熔覆NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层的组织结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层,用X射线衍射仪分析了复合粉末及其激光熔覆耐磨覆层的物相组成,用扫描电子显微镜分析了耐磨覆层横截面的显微组织结构特征.在干滑动磨损试验条件下测试了覆层的耐磨性能,并用扫描电子显微镜观察和分析了覆层的摩擦磨损机理.试验结果表明,激光熔覆NiCr/Cr3C2-Ag-BaF2/CaF2金属基高温自润滑耐磨覆层,从室温到500 ℃试验温度范围内表现出了良好的减摩抗磨效果,并且随着温度的升高覆层材料表现出了不同的摩擦磨损机理,从室温到200 ℃温度范围主要表现为粘着磨损和磨粒磨损共同作用,温度超过200 ℃后主要表现为塑性变形和轻微的粘着磨损.     

hBN含量对NiCr/Cr_3C_2-hBN复合涂层抗热震性能和氧化性能的影响

为了提高NiCr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能,在涂层中加入了hBN作为固体润滑剂,研究了hBN含量对涂层抗热震性能和氧化性能的影响。采用大气等离子喷涂技术制备了hBN含量分别为0%、2.5%、5%、10%和20%的NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层,并研究了复合涂层在700、800和850℃的抗热震性能和在850℃的恒温氧化性能。结果表明:NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层呈层状结构,各层之间结合良好;所有涂层在700、800和850℃水淬10次均未出现明显的裂纹和脱落现象,涂层抗热震性能均良好。涂层的氧化增重随着hBN含量的增加逐渐增大,96h后NiCr/Cr3C2-20%hBN涂层氧化非常严重。在850℃时,所有涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-25NiCr涂层高温摩擦磨损性能

在两种喷涂参数下,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了两种Cr3C2-25％NiCr涂层,用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征粉末和涂层的显微组织,用图像处理软件分析涂层孔隙率,并进行涂层维氏显微硬度测试,对涂层进行高温摩擦磨损试验,分析对比了两种涂层的耐磨性,并探讨了磨损机理.结果表明:两种Cr3C2-25％ NiCr涂层的孔隙率和硬度,CrC-1为0.90％和848.1 HV1,CrC-2为0.42％和884.6 HV1,涂层的高温磨损主要为粘着磨损伴有颗粒切削和剥落带来的磨粒磨损,其中CrC-2具有较好的耐磨性.