热喷涂金属陶瓷涂层复合磨损失效机制

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1、热喷涂金属陶瓷涂层复合磨损失效机制／崔晓宇等·75·热喷涂金属陶瓷涂层复合磨损失效机制崔晓宇，王成彪，康嘉杰，岳文，付志强，彭志坚，朱丽娜(中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083)摘要热喷涂金属陶瓷涂层由于具有优异的耐磨性能，广泛应用于机械零部件的性能提升。热喷涂金属陶瓷涂层在复杂工况中服役时，在多种外界因素的复合作用下，会发生由磨粒磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损中的一种或几种作用导致的失效。结合涂层的服役工况和其自身结构特点归纳分析了热喷涂金属陶瓷涂层的复合磨损失效机制，并对热喷涂金属陶瓷涂层复合磨损失效研究的发展方向进行了展望

2、。关键词热喷涂金属陶瓷涂层磨损机制中图分类号：TG174文献标识码：ADOI：10．11896／j．issn．1005—023X2016．015．012CompositeWearFailureMechanismsofThermallySprayedCermetCoatingsCUIXiaoyu，WANGChengbiao，KANGJiajie，YUEWen，FUZhiqiang，PENGZhijian，ZHULina(SchoolofEngineeringandTechnology，ChinaUniversityofGeosciences，Bei

3、jing100083)AbstractThermallysprayedcermetcoatinghasbeenwidelyusedintheimprovementofmechanicaleompo—nentsforitsexcellentwearresistance．Thermallysprayedcermetcoatingssufferfromabrasivewear，corrosionwear，erosionwear。andfatiguewearundertheeffectofcomplexexterna1factorsduringservi

4、ceprocess．Thecompositewearfailuremechanismofthermalsprayedcermetcoatingisanalyzedbasedontheserviceconditionandthemicro—structurecharacteristicsofthecoatings．Thedevelopmenttrendoftheresearchonthewearfailureofthermalsprayedcermetcoatingsisdiscussedaswel1．Keywordsthermalspraying

5、，cermetcoating，wearmechanism域时，除了单纯的磨损外还要面对腐蚀以及腐蚀和磨损复合0引言作用引发的失效。可见，在不同的工况下，导致金属陶瓷涂金属陶瓷涂层是一种综合性能非常优秀的耐磨涂层，它层磨损失效的关键因素往往存在差别，因此深入研究涂层在由硬质碳化物相来提供硬度和强度，同时由金属粘结相提供不同工况下的磨损失效机制，并建立服役条件和磨损失效机韧性和塑性，故同时具备了陶瓷材料和金属材料的优点，目制之间的对应关系，对于热喷涂金属陶瓷涂层的服役安全和前被广泛应用于航天、钢铁和石油等工业领域_1]。目前应质量控制具有重要的科学意

6、义和工程指导价值。用最广的金属陶瓷涂层是WC-Co系(WC一12Co、WC-17Co、1金属陶瓷涂层的磨粒磨损失效机制wC_10Co-4Cr)和耐高温的cr。C一NiCr系。热喷涂技术操作灵活方便，可应用于大部分基材，且涂层厚度范围较大，组织硬质颗粒或对磨件表面的微峰在材料表面运动引起的较为均匀致密，是目前制备金属陶瓷涂层最主要的方法。其磨损称为磨粒磨损(Abrasion)。磨粒磨损一般发生在研磨机中，超音速火焰喷涂(HVOF)技术具有焰流速度快、火焰温和破碎机等伴有大量硬质颗粒的工作环境下。此外，对磨件度低的特点，能制备出孔隙率低、组织致密的涂

7、层，并能有效在做滑动、滚动等相对运动时产生的磨屑也会引起一定程度抑制脱碳现象的发生，被广泛应用于WC-Co系金属陶瓷涂的磨粒磨损。层的制备。'。在金属陶瓷涂层磨粒磨损过程中，磨粒会对硬度较低的热喷涂金属陶瓷涂层在实际应用时往往会遇到不同的粘结相进行微切削和犁铧，并在涂层表面形成划痕和犁沟。工况，例如，泥浆泵的壳体和叶轮往往会遭受磨粒磨损和冲不同的涂层内碳化物和磨粒的尺寸比会引发不同形式的失蚀磨损，而轧辊、凸轮等零部件在滚动接触条件下易发生疲效。ArashG[6对不同碳化物尺寸粉末制备的涂层进行磨粒劳磨损]。此外，当涂层服役于海洋环境以及石油化工等

8、领磨损实验，结果表明，当碳化物与磨粒的尺寸比小于0．5时，*国家自然科学基金航天先进制造技术研究联合基金培育项目(U15371O8)；北