正在加载图片...
第1期 刘均波等：反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/YFe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性 .51. 110s型电子天平称重发生高温磨损前后试样的质 量(Cr,Fe)zC3构成的共晶为基体的复合材料涂层. 量，并计算出磨损失重，实验结果均取三个试样的平 均值， Cr.Fe)Cv/y-Fe 直流电流 (Cr.Fe)C 冷却水 钨极 10m 喷嘴 等离子束 >送粉系统 图3反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/TFe金属陶瓷复合材料涂层 熔敷涂层 粉末 的sEM照片 熔池 基体 Fig.3 SEM micrograph of a reactive plasma clad (Cr.Fe)C/ Fe ceramal composite coating 图1反应等离子熔覆原理简图 图4为45*钢表面反应等离子熔覆复合材料涂 Fig.1 Simplified schematic of reactive plasma clad 层的显微硬度分布曲线.可见，由表层到基体，涂层 显微硬度梯度分布合理，表层硬度较高，平均约 2实验结果与讨论 HV980,这是由于表层初生增强相(Cr,Fe)7C3的含 2.1反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/yFe金属陶瓷 量较高，而(Cr,Fe)C3是密排六方点阵结构，具有 复合材料涂层的显微组织和硬度分布 较高的显微硬度（约HV1300左右[8]）；靠近结合 图2为反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/YFe金属 区的部位涂层硬度较低，这是由于该部位初生增强 陶瓷复合材料涂层X射线衍射结果，可见，涂层的 相(Cr,Fe)C3的含量较低的缘故，由于反应等离子 主要组成相为(Cr,Fe)zC3及YFe固溶体，图3为 熔覆复合材料涂层具有较高的硬度及合理的硬度梯 涂层显微组织的SEM照片，可明显看出，涂层组织 度，使得涂层具有优异的粘着磨损及磨料磨损抗力 均匀细小，无显微孔洞及裂纹，涂层显微组织结构为 1100 1000 黑色块状初生相均匀分布于均匀细小的灰白色共晶 900 基体上，由X射线衍射分析并结合能谱分析结果表 800 明：黑色规则块状初生相为(Cr,Fe)C3,共晶基体中 700 600 体积分数较高的灰白色长条状组织为YFe固溶 500 反应等离子熔敷涂层 基体 体，EDS分析结果表明YFe固溶体中固溶有大量 400 300 C,共晶基体中长条组织之间的黑色不规则粒状组 200 一售一一一用 织为共晶(Cr,Fe)zC3·可见，反应等离子熔覆(Cr, 0 10002000300040005000 距表面的距离μm Fe)zC3/YFe金属陶瓷复合材料涂层为以原位生成 初生相(Cr,Fe)C3为增强相，以YFe固溶体与少 图4反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/TFe金属陶瓷复合材料涂层 1800 △ 的显微硬度分布 1600 △(Cr,FchC3 1400 Oy-Fe Fig.4 Microhardness profile of a reactive plasma clad (Cr, △ Fe)7C3/YFe ceramal composite coadding 1200 爸10005 2.2反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性分析 800 600 图5为反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/Fe金属 400 陶瓷复合材料涂层与原45#钢在室温干滑动条件下 200 的磨损实验结果，由图5可明显看出，原45*钢的 20 40 60 80 100 磨损量远大于反应等离子熔覆涂层的磨损量，反应 2) 等离子熔覆(Cr,Fe)C3/YFe金属陶瓷复合材料涂 图2反应等离子熔覆复合涂层X射线衍射图谱 层的相对耐磨性是原45钢的33倍 Fig.2 XRD pattern of a reactive plasma clad composite coating 图6为反应等离子熔覆(Cr,Fe)C3/YFe金属110s型电子天平称重发生高温磨损前后试样的质 量并计算出磨损失重实验结果均取三个试样的平 均值． 图1 反应等离子熔覆原理简图 Fig．1 Simplified schematic of reactive plasma clad 2 实验结果与讨论 2∙1 反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属陶瓷 复合材料涂层的显微组织和硬度分布 图2 反应等离子熔覆复合涂层 X 射线衍射图谱 Fig．2 XRD pattern of a reactive plasma clad composite coating 图2为反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属 陶瓷复合材料涂层 X 射线衍射结果．可见涂层的 主要组成相为（CrFe）7C3 及γ－Fe 固溶体．图3为 涂层显微组织的 SEM 照片．可明显看出涂层组织 均匀细小无显微孔洞及裂纹涂层显微组织结构为 黑色块状初生相均匀分布于均匀细小的灰白色共晶 基体上．由 X 射线衍射分析并结合能谱分析结果表 明：黑色规则块状初生相为（CrFe）7C3共晶基体中 体积分数较高的灰白色长条状组织为γ－Fe 固溶 体EDS 分析结果表明γ－Fe 固溶体中固溶有大量 Cr共晶基体中长条组织之间的黑色不规则粒状组 织为共晶（CrFe）7C3．可见反应等离子熔覆（Cr Fe）7C3／γ－Fe 金属陶瓷复合材料涂层为以原位生成 初生相（CrFe）7C3 为增强相以γ－Fe 固溶体与少 量（CrFe）7C3 构成的共晶为基体的复合材料涂层． 图3 反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属陶瓷复合材料涂层 的 SEM 照片 Fig．3 SEM micrograph of a reactive plasma clad （CrFe）7C3／γ－ Fe ceramal composite coating 图4为45＃钢表面反应等离子熔覆复合材料涂 层的显微硬度分布曲线．可见由表层到基体涂层 显微硬度梯度分布合理．表层硬度较高平均约 HV980这是由于表层初生增强相（CrFe）7C3 的含 量较高而（CrFe）7C3 是密排六方点阵结构具有 较高的显微硬度（约 HV1300左右［8－9］ ）；靠近结合 区的部位涂层硬度较低这是由于该部位初生增强 相（CrFe）7C3 的含量较低的缘故．由于反应等离子 熔覆复合材料涂层具有较高的硬度及合理的硬度梯 度使得涂层具有优异的粘着磨损及磨料磨损抗力． 图4 反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属陶瓷复合材料涂层 的显微硬度分布 Fig．4 Microhardness profile of a reactive plasma clad （Cr Fe）7C3／γ－Fe ceramal composite coadding 2∙2 反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性分析 图5为反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属 陶瓷复合材料涂层与原45＃钢在室温干滑动条件下 的磨损实验结果．由图5可明显看出原45＃ 钢的 磨损量远大于反应等离子熔覆涂层的磨损量反应 等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属陶瓷复合材料涂 层的相对耐磨性是原45＃钢的33倍． 图6为反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属 第1期 刘均波等： 反应等离子熔覆（CrFe）7C3／γ－Fe 金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性 ·51·