气门锥面等离子喷焊钴基系列合金强化层的性能研究

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1、摘要采用等离子喷焊方法在厚度为l舢的气门锥面制备了Stellite6#、stelliteF#、Stellite4#、T400钴基系列合金涂层．用光学显微镜观察了涂层的组织形貌；用X射线衍射仪分析了涂层的相结构：用电子探针分析了涂层的成分分布。结果表明：熔合区主要由细小的等轴晶和少量的柱状晶组成，涂层主要为铸态枝晶和细晶组成，在涂层与基体之间形成了明显的冶金结合层。涂层中的金属元素呈梯度分布，在界面处存在明显的热扩散现象。喷焊层中的物相主要为合金固溶体和耐磨性能好的碳化物，这有利于提高气门的使用寿命。对结合区成分的能谱

2、分析结果表明：基材对喷焊层的稀释率低，钴基合金喷焊层的稀释率都在2％～4％之间，焊层的平均稀释率为3％，其中Stellite6#合金涂层的稀释率最低，StelliteF#合金涂层的稀释率最高。对Stellite6#、StelliteF#、Stellite4#、T400钻基系列合金涂层的硬度和热稳定性进行了测试，结果表明钴基系列合金涂层的硬度随温度的升高硬度变化的趋势较小，在界面处硬度值由基体到涂层逐渐增加；将stellliteF#合金涂层加热至600℃后保温30h，60h，90h，12卟，150h，发现随着时效时间的

3、延长涂层中各种晶粒的硬度变化趋势为，在细枝晶区硬度逐渐增加，而粗枝晶区硬度先变大然后变小再增加。在气门模拟磨损试验机上进行了磨损试验，用扫描电镜观察了焊层磨损面的组织形貌；用能谱仪分析了焊层磨损面的成分；并对磨损后涂层的显微组织、硬度进行了分析。结果表明，经高温磨损后涂层的显微组织无改变、硬度变化很小，成分分布均匀，喷焊层具有良好的耐高温磨损性能。对磨损后的磨损面形貌分析表明，在气门与气门座接触处，喷焊层的磨损机理以粘着磨损方式为主：在气门与气门座接触面以外磨损面以磨料磨损为主，还伴有疲劳磨损和少量的氧化磨损。关键词

4、：等离子体喷焊；钴基合金涂层；磨损机理；稀释率三至三些奎兰三兰堡圭兰丝篁圣AbstractStellite6#、StelliteF#、Stellite4#、T400Co—basedseriesalloycoatingswerepreparedonthelm—thicknessedtape—faceValVebytheplasmasprayingwelding．ThemorphologyofcoatingswereobservedbytheopticalmicroscopeThephasestructureofthef

5、ilmsweredeterminedbyx—rayDiffracti。n(XRD)：thedistributionofcom口onentofthefilmswereanalyzedbytheelectronprobe．TheresultsshowthatthefusionareaisITIadeupofslenderisometriccrystalsandtriflec01umnarcrystals：thecoatingismadeupofthecastingpi兀e—treecrystalsandc10segrai

6、nandthebondbetweencoatingandsubstrateismainlymetallurgicalbonding．Ontheotherhand，themetallicelementofthecoatin窖sarepresentedbygradeddistributionandtheobviouslYthermaldiffusionphenomenonisoccurredintheinterfacebetweencoatingandsubstrate．Phaseofcoatingsaremainlys

7、olidsolutionalloyandwearresistantcarbide，however，practicalapplicationsshowCo—basedalloycoatinghavewearresistantpropertyandincreasetheusinglifeofValVe．ThecomponentandbondingstatewereanalyzedbyEnergySpectrometer．TheresultsshowthatthesprayingweldingalloyhaVelowdil

8、utionratetosubstrate．However，thedilutionrateofCo—basedalloyis2％～4％andtheaveragedilutionraLeofweldinglayeris3％，thedilutionrateofStellite6#a110yisthelowestandthedilutionrateof