掺杂纳米sic的硫化物等离子喷涂复合涂层摩擦学性能研究

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1、摘要掺杂纳米siC的硫化物等离子喷涂复合涂层摩擦学性能研究研究生姓名：王春明导师姓名：潘冶教授学校名称；东南大学本文用具有优异减摩性能的过渡金属层状硫化物(FeS，MoS2，WS2)做为软质基，结合纳米SiC的优异物理性能，选用掺杂的纳米SiC做为硬质相，采用大气等离子喷涂工艺制备出掺杂纳米SiC的硫化物复合涂层。运用扫描电子显微镜、金相显微镜和涂层附着力自动划痕仪分析纳米粉末及复合涂层的形貌、结构和组织性能进行表征观察和测定。采用MPX-2000型销盘式摩擦磨损实验机、MS-T3000型球盘式摩擦磨损试验仪和MG

2、．2000型销盘式摩擦磨损实验机测试掺杂纳米SiC的硫化物复合涂层的摩擦系数随着滑动距离或者时间变化规律。。微观组织实验结果表明，添加不同含量的纳米SiC对形成的硫化物复合涂层的影响也不同。在制备的FeS／SiC复合涂层中，随着SiC添加量的增大，涂层表面组织变得疏松，粗糙度增大，孔隙率上升，表面结合力降低。在ws∥,siC复合涂层中，提高SiC的添加量，WS2／SiC复合涂层的表面形貌相比较纯WS2涂层，其表面的平滑程度和熔化颗粒的铺展性较好，出现明显的层片状结构，孔隙率降低。对于获得的MoS2／SiC复合涂层，

3、其表面组织铺展性一般，观察到较多呈松散堆积球状颗粒，孔隙率随着SiC量的增加而降低。摩擦实验结果表明：(1)FeS／SiC复合涂层在不同程度降低干摩擦条件下的摩擦系数，含30％SIC的复合涂层由于纳米SiC提供了足够的承载能力和耐磨性，使得该涂层具有低的摩擦系数和优良的抗粘着磨损的能力。FeS／SiC复合涂层较高的孔隙率，提高其在油润滑条件下的摩擦学性能。(2)WS2／SiC复合涂层亦能不同程度的降低干摩擦条件下钢基体的摩擦系数。油润滑条件，ws2／siC复合涂层对于较高载荷时具有稳定的减摩效果。主要的磨损机制是磨

4、粒磨损。在高温条件(100℃和200"(2)下，涂层具有减摩效果，表面脱落的磨屑在涂层和对磨盘上堆积，形成典型的粘着磨损。温度上升到300"C时，其磨损机制是严重的粘着磨损一一擦伤。(3)干摩擦条件下，MoS2／SiC复合涂层不同程度降低钢基体的摩擦系数，磨损机制呈现粘着磨损和磨粒磨损综合作用。在油润滑条件下，纯MoS2和MoS2／SiC复合涂层在不同的载荷下，摩擦系数稳定，具有较好的减摩效果。MoS2／SiC复合涂层在油润滑条件下，磨痕表面出现犁沟，是磨粒磨损机制。关键词：硫化物；纳米SiC；等离子热喷涂；复合涂

5、层；显微组织；摩擦学性能AbstractABSTRACTTHETRIBOLOGYOFPLASMASPRAYEDSULPHIDEWITHADDEDNANO-SICCOMPOSITECOATINGSByWKNGChunmingSupervisedbyProf．PANYeSoutheastUniversityOnthebasisoftribologyprinciple，thekeypoimindesigningself-lubricatingandanti-wearcompositecoatingisthechoiceo

6、fbasislubricantsandwearableelementsinreason．So,sulphide(FeS，WS2，MoS2)withexcellentself-lubricatingcapabilityisselectedassoRbasis；nano-SiCceramicischosenasthehardbasisforitsesimiouswearresistanceproperty．Plasmasprayisdeterminedtopreparethesulphidecompositecoati

7、ngsbydopednano-SiCceramic．ByusingSEM,metaUographicmicroscope,themicrustneturemorphologyisinvestigatedandanalyzed．Thetribologicalperformancesofsulphide／SiCcompositecoatingsiscaredoutonpin-disktestingapparatusandsphere—disktestingapparatus．Theexperimentalresults

8、showthatvariousnano-SiCcompositioninfluencethestructureofthesulphidecompositecoatings．ComparedwithpureFeScoating,themirco-structure，thecombinativeintensityandsurfaceroughnessofFeS／