·1622· 工程科学学报，第37卷，第12期 a 0.70b wt6N 0.65 0.60 W标4N 0.55 1w3N 0.50 0.45 0.40 0.35 10 039020300400.50060700 时间/min 转速r·min 图8摩擦系数与时间(a)和转速(b)的关系 Fig.8 Relations of friction coefficient with time (a)and rotating speed (b) 球的相对运动，摩擦系数增大，随后磨损过程中会形成 2~3N.磨损率-滑动速度关系式满足一元二次函数， 图4(d)中摩擦膜，摩擦膜的存在使得摩擦系数不会一 3N时磨损率一滑动速度非线性拟合方程为w= 直增大.摩擦膜是不断破坏、形成的，最终摩擦磨损在 164.8m2-84m+14.4,磨损率-载荷关系式满足指数函 摩擦膜的形成、破坏过程中达到一个稳定值，摩擦系数 数，其中滑动速度为300r·min1(0.1884m·s)时磨 趋于稳定 损率-载荷非线性拟合方程为0=0.763P51 稳态磨损时摩擦系数上下波动，原因是摩擦时表 (3)涂层磨损率随转速的增大呈先减小后增大趋 面磨损坑、微凸体及凸起摩擦膜（如图4(）所示)将 势，随载荷的增大呈增大趋势.磨损过程中形成的磨 阻碍对磨球的相对运动使得摩擦力增大，摩擦系数增 屑可形成摩擦膜，磨损过程中先是磨合阶段最后到达 大，当微凸体脱落或涂层发生剥落时摩擦力也突然减 稳态阶段，摩擦系数在磨合阶段变化较大，最终达到一 小，摩擦系数也减小，如此反复形成了摩擦系数的上下 个波动较小的稳定值，载荷越大磨合阶段越短，而且载 波动.载荷较小时接触区域可能弹起来使摩擦副发生 荷越大稳态值时波动越小.摩擦系数随转速的增大呈 分离，使得实际法向载荷变小，摩擦系数也减小所以其 先增大后减小的趋势. 波动比较大 图8(b)是载荷、转速为变量时所测得的涂层摩擦 系数，可知试样随转速增加摩擦系数先增大后减小 参考文献 摩擦副的相互作用使得接触面的粗糙度增大，摩擦系 Pearce N,Summerscales J.The compressibility of a reinforcement 数也增大.干滑动摩擦磨损实验中外力克服摩擦力做 fabric.Compos Manuf,1995,6(1):15 的功基本上都转化为热能，由于真实接触面积很少，因 Li B Y,Dong X L,Liu Y,et al.Microstructure and formation 此在真实接触区域产生大量热能，当滑动速度达到一 mechanism of nanostructured WC-12Co coatings deposited by 定值后这些区域产生的热量将来不及扩散出去，使得 plasma flame spray.J Mater Eng,2006,4(6):40 该区域的温度升高，材料的剪切强度降低圆，对磨球 (李博宇，董星龙，刘圆圆，等.等离子喷涂法纳米结构WC一 12C。涂层的微结构与形成机理的研究.材料工程，2006,4 运动时阻力减小即摩擦力减小，摩擦系数也减少：而且 (6):40) 滑动速度较大时涂层表面会形成黑色的摩擦膜，摩擦 B] Mindivan H.Wear behavior of plasma and HVOF sprayed WC- 力减小 12Co+6%ETFE coatings on AA2024-T6 aluminum alloy.Surf 3结论 Coat Technol,2010,204(12):1870 4 Espinosa-FemandezL,Borrella A,Salvadora M D,et al.Sliding (1)采用超音速火焰喷涂法制备WC-12Co涂层， wear behavior of WC-Co-CraC2-VC composites fabricated by 涂层中硬质相分布均匀，涂层表面硬度HV0为 conventional and non-conventional techniques.Wear,2013,307 1654.2,截面硬度HV0为1368沿厚度方向分布均匀， (1):60 涂层中出现W,C和W相，与基体结合良好. 5]Li C J.Study of WC-Co coatings sprayed by high velocity flame. J Xi'an Jiaotong Univ,1994,28(4)39 (2)涂层耐磨性好，磨损率为104~10-15m3N1 (李长久.超音速火焰喷涂WCC0涂层结构的研究.西安交 ·m数量级，磨损条件为200~300r·min时磨损的 通大学学报，1994,28(4)：39) 主导因素是转速，400r·min和3N时磨损率发生较明 6 Zhao L,Maurer M,Fischer F,et al.Influence of spray parame- 显的改变，涂层最适用的环境为300~500r·min和 ters on the particle in-flight properties and the properties of HVOF工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 图 8 摩擦系数与时间( a) 和转速( b) 的关系 Fig． 8 Ｒelations of friction coefficient with time ( a) and rotating speed ( b) 球的相对运动，摩擦系数增大，随后磨损过程中会形成 图 4( d) 中摩擦膜，摩擦膜的存在使得摩擦系数不会一 直增大． 摩擦膜是不断破坏、形成的，最终摩擦磨损在 摩擦膜的形成、破坏过程中达到一个稳定值，摩擦系数 趋于稳定． 稳态磨损时摩擦系数上下波动，原因是摩擦时表 面磨损坑、微凸体及凸起摩擦膜( 如图 4( d) 所示) 将 阻碍对磨球的相对运动使得摩擦力增大，摩擦系数增 大，当微凸体脱落或涂层发生剥落时摩擦力也突然减 小，摩擦系数也减小，如此反复形成了摩擦系数的上下 波动． 载荷较小时接触区域可能弹起来使摩擦副发生 分离，使得实际法向载荷变小，摩擦系数也减小所以其 波动比较大． 图 8( b) 是载荷、转速为变量时所测得的涂层摩擦 系数，可知试样随转速增加摩擦系数先增大后减小． 摩擦副的相互作用使得接触面的粗糙度增大，摩擦系 数也增大． 干滑动摩擦磨损实验中外力克服摩擦力做 的功基本上都转化为热能，由于真实接触面积很少，因 此在真实接触区域产生大量热能，当滑动速度达到一 定值后这些区域产生的热量将来不及扩散出去，使得 该区域的温度升高，材料的剪切强度降低［13］，对磨球 运动时阻力减小即摩擦力减小，摩擦系数也减少; 而且 滑动速度较大时涂层表面会形成黑色的摩擦膜，摩擦 力减小． 3 结论 ( 1) 采用超音速火焰喷涂法制备 WC--12Co 涂层， 涂层 中 硬 质 相 分 布 均 匀，涂 层 表 面 硬 度 HV50 为 1654. 2，截面硬度 HV50为 1368 沿厚度方向分布均匀， 涂层中出现 W2C 和 W 相，与基体结合良好． ( 2) 涂层耐磨性好，磨损率为10 － 14 ～ 10 － 13 m3 ·N － 1 ·m － 1数量级，磨损条件为 200 ～ 300 r·min － 1 时磨损的 主导因素是转速，400 r·min － 1和3 N 时磨损率发生较明 显的改变，涂层最适用的环境为 300 ～ 500 r·min － 1 和 2 ～ 3 N． 磨损率--滑动速度关系式满足一元二次函数， 3 N 时 磨 损 率--滑动速度非线性拟合方程为 w = 164. 8v 2 － 84v + 14. 4，磨损率--载荷关系式满足指数函 数，其中滑动速度为 300 r·min － 1 ( 0. 1884 m·s － 1 ) 时磨 损率--载荷非线性拟合方程为 w = 0. 763P1. 51 ． ( 3) 涂层磨损率随转速的增大呈先减小后增大趋 势，随载荷的增大呈增大趋势． 磨损过程中形成的磨 屑可形成摩擦膜，磨损过程中先是磨合阶段最后到达 稳态阶段，摩擦系数在磨合阶段变化较大，最终达到一 个波动较小的稳定值，载荷越大磨合阶段越短，而且载 荷越大稳态值时波动越小． 摩擦系数随转速的增大呈 先增大后减小的趋势． 参 考 文 献 ［1］ Pearce N，Summerscales J． The compressibility of a reinforcement fabric． Compos Manuf，1995，6( 1) : 15 ［2］ Li B Y，Dong X L，Liu Y，et al． Microstructure and formation mechanism of nanostructured WC--12Co coatings deposited by plasma flame spray． J Mater Eng，2006，4( 6) : 40 ( 李博宇，董星龙，刘圆圆，等． 等离子喷涂法纳米结构 WC-- 12Co 涂层的微结构与形成机理的研究． 材料工程，2006，4 ( 6) : 40) ［3］ Mindivan H． Wear behavior of plasma and HVOF sprayed WC-- 12Co + 6% ETFE coatings on AA2024--T6 aluminum alloy． Surf Coat Technol，2010，204( 12) : 1870 ［4］ Espinosa-Fernández L，Borrella A，Salvadora M D，et al． Sliding wear behavior of WC--Co--Cr3C2 --VC composites fabricated by conventional and non-conventional techniques． Wear，2013，307 ( 1) : 60 ［5］ Li C J． Study of WC--Co coatings sprayed by high velocity flame． J Xi’an Jiaotong Univ，1994，28( 4) : 39 ( 李长久． 超音速火焰喷涂 WC--Co 涂层结构的研究． 西安交 通大学学报，1994，28( 4) : 39) ［6］ Zhao L，Maurer M，Fischer F，et al． Influence of spray parame￾ters on the particle in-flight properties and the properties of HVOF · 2261 ·