耐磨自润滑涂层的组织和性能研究

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1、耐磨自润滑涂层的组织与性能分析肖明颖(材料学)指导教师：王引真教授摘要为使机械零部件能在真空、高温、高负荷、无油等苛刻环境下具有良好的摩擦学性能从而降低生产能耗，本文以Ni合金为基体，Cr3C以陶瓷为增强相，石墨和MoS2为自润滑相，采用超音速火焰喷涂技术制备了MoS2．Cr3C2基和石墨．Cr3C：基两种自润滑涂层，并对涂层的组织和性能进行了研究。研究表明：喷涂原材料采用Ni包覆粉末可以有效防止喷涂过程中MoS2和石墨自润滑相及Cr3C2陶瓷相的氧化分解。制备的耐磨自润滑涂层组织疏松，涂层孔隙率较高且孔隙直径较大。由于处于半熔化状态下的陶瓷相粒子对已经形成的涂层产生的冲蚀效应，喷涂原材料

2、中自润滑相的类型不同时会造成涂层中存在的自润滑相数量不同。自润滑相的引入，会影响耐磨自润滑涂层的结合强度和显微硬度。在MoS2-Cr3C2基涂层中，随着喷涂原材料中Cr3C2含量的增加涂层的显微硬度和结合强度增加，但是随着MoS2含量的增加涂层的显微硬度和结合强度明显降低；涂层的摩擦系数、磨损率以及对偶件的磨损率和喷涂原材料中MoS2和Cr3C2的含量显著相关，涂层能够实现自润滑功能。在石墨．Cr3C2基涂层中，喷涂原材料的配比对涂层的显微硬度、结合强度、摩擦系数、磨损率和对偶件的磨损率均没有明显的影响规律，涂层未实现自润滑功能。在本试验条件下制备的MoS2一Cr3c2基耐磨自润滑涂层的结

3、合强度达到15MPa，显微硬度达到300HV，可以满足一般的使用要求。当喷涂材料中MoS2的含量为8．8wt％，Cr3C：含量为30wt％时，涂层的摩擦系数为0．3，磨损率为4．9x10"3mg／m，对偶件的磨损率为15．7xlO"3mg／m，具有较好的自润滑效果。其自润滑功能的实现包括两个过程，首先是涂层中的自润滑相在摩擦过程中剥落填充使涂层摩擦面趋于平整，然后是填充在涂层凹陷区域中的自润滑相转移到涂层的表面形成低剪切强度的薄膜。关键词：I-IVOF：自润滑；摩擦；磨损；涂层StudyonMicrostructureandPropertyoftheWear-resistingandSel

4、f-lubricationCoatingsXIAOMing-ying(materialscience)DirectedbyProfessorWANGY'm-zhenAbstractInordertoimprovethe缸ibologypropertyofthemachine耻峨theexperimentchooseNiQ∞啦。d∞Qcermetpowder,Ni60alloy,Ni∞aaedMoS2andNicoatedgraphiteassolidlubricatingmat耐a1．twoself-lubricatingcoatings(MoS2-Cr3C2andgraphite—Cr3

5、C2)areprcparE日usingHVOF,themicrostruetureandtribologypropertyofthetwoself-lubricatingcoatingsalestudied．TheresultsindicatethattheNi-coatedpowderscmpreventtheburninglossofthelubricatingagentMoS2andgraphite；themicrostructureoftheself-lubricatingcoatingisloose，theporosityoftheheterogeneityparticlesis

6、hi曲，porositydiameterisbig．Becausethehalfmeltceramicparticleshaveerosioneffect0nthealreadyformedcoatingdifferentkindsofself-lubricatingphasesintherawspraymaterialswillcau$edifferentnumberofself-lubricatingphasesinthecoating．Theinducingofself-lubricatingphaseshavegreateffectonthecoatings’anchoringst

7、rengthandmicro—hardness．IntheMoS2coating,themicro-hardnessandanchorings缸-engthareincreasingwiththeincreasingofCr3C2,butreducillgwitllincreasingofMoS2：thefricationcoefficiant，rateofwearofthecoatingandtherateofwear