后热处理对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和性能的影响

发布时间：2017-07-17 01:09

  本文关键词：后热处理对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和性能的影响

  更多相关文章： 激光熔覆 自润滑耐磨复合涂层 后热处理 显微组织 摩擦磨损

【摘要】：激光熔覆是一个快速熔化和快速凝固的非平衡过程,进而造成涂层内有较大的残余应力,组织远离平衡态。涂层内部产生高残余应力或者裂纹将制约其在实际工业上的应用。对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层进行后热处理可以有效改善涂层组织、降低残余应力从而获得期望的性能,提高自润滑耐磨复合涂层在长期服役过程中的寿命。本课题采用激光熔覆技术在304不锈钢基体表面制备了Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层,及在钛合金Ti6Al4V基体表面原位合成Ti_2SC/CrS自润滑耐磨复合涂层,并对两种涂层进行了后热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计、仪器化纳米压入设备以及HT1000型摩擦磨损试验机等现代分析手段对涂层的物相组成、显微组织形貌、硬度及摩擦磨损性能等进行综合分析研究,重点分析了后热处理对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能影响。试验结果表明,在304不锈钢表面制备的自润滑耐磨复合涂层与基体呈冶金结合,无明显裂纹和气孔。未经过后热处理和经过1 h及2 h后热处理涂层主要物相均为γ-(Ni,Fe)固溶体、CrB陶瓷相和h-BN自润滑相。未经过后热处理涂层的显微硬度为641.1 HV_(0.5),后热处理1 h涂层的显微硬度为701.2 HV_(0.5),经过2 h后热处理涂层的显微硬度又降低,为652.4 HV_(0.5)。未经过后热处理和经过1 h及2 h后热处理涂层内γ-(Ni,Fe)固溶体硬度分别为5.09 GPa、7.20 GPa和3.77 GPa。涂层经过热处理后摩擦系数发生明显降低,后热处理的时间对摩擦系数的影响不大,但对耐磨性有明显影响。经过1 h后热处理涂层表现出最优异的耐磨减摩性能,其磨损表面光滑,磨屑集中为粉末状,磨损机理主要表现为轻微的磨粒磨损。钛合金Ti6Al4V基体表面激光熔覆原位合成Ti_2SC/CrS自润滑耐磨复合涂层物相主要包括NiTi_2、Cr_3C_2、Cr_7C_3、TiC、Ti_2SC和CrS。1 h后热处理对涂层的物相组成没有显著的影响,但涂层显微硬度略有下降。未经过后热处理涂层的显微硬度为1168 HV_(0.5),经过后热处理涂层的显微硬度为1076 HV_(0.5)。由于自润滑耐磨复合涂层中自润滑相Ti_2SC和CrS存在,涂层表现出比未添加WS2制备的耐磨涂层更优异的耐磨减摩效果。更重要的是,自润滑耐磨复合涂层经过后热处理后,涂层的减摩性能略有上升,耐磨性能显著提升,涂层磨损表面近乎光滑,对磨球的磨合表面品质良好无明显塑性变形。磨损机理主要为轻微的磨粒磨损、氧化磨损以及氧化膜和润滑转移膜的形成。
【关键词】：激光熔覆 自润滑耐磨复合涂层 后热处理 显微组织 摩擦磨损
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 表面工程技术11-12
• 1.2 激光熔覆12-14
• 1.2.1 激光熔覆技术及其应用12-13
• 1.2.2 激光熔覆自润滑耐磨复合涂层13-14
• 1.3 激光熔覆涂层开裂及其防止措施14-16
• 1.4 热处理对激光熔覆涂层组织和性能影响16-17
• 1.5 研究内容17-19
• 第二章 试验材料与方法19-27
• 2.1 试验材料19-21
• 2.1.1 基体材料19
• 2.1.2 熔覆粉末材料19-21
• 2.2 激光熔覆试验及后热处理工艺21-23
• 2.2.1 激光熔覆涂层制备21-22
• 2.2.2 后热处理工艺22-23
• 2.3 物相分析和显微组织23
• 2.4 显微硬度测试23
• 2.5 纳米压痕试验23-25
• 2.6 摩擦磨损试验25-27
• 第三章 后热处理对304不锈钢激光熔覆Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层组织和性能的影响27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 熔覆材料选择27-28
• 3.3 激光熔覆及后热处理工艺参数28-29
• 3.3.1 激光熔覆工艺参数28-29
• 3.3.2 后热处理工艺参数29
• 3.4 摩擦磨损试验工艺参数29
• 3.5 后热处理对涂层物相和显微组织的影响29-34
• 3.5.1 激光熔覆涂层的宏观形貌29-30
• 3.5.2 XRD衍射分析30-31
• 3.5.3 显微组织分析31-34
• 3.6 后热处理对涂层力学性能的影响34-38
• 3.6.1 显微硬度分析34-35
• 3.6.2 纳米硬度和弹性模量分析35-38
• 3.7 后热处理对涂层的摩擦学性能的影响38-42
• 3.7.1 摩擦系数和磨损率分析39-40
• 3.7.2 磨损形貌及磨屑分析40-42
• 3.8 本章小结42-44
• 第四章 后热处理对钛合金Ti6Al4V激光熔覆原位合成Ti_2SC/CrS自润滑耐磨复合涂层组织和性能的影响44-65
• 4.1 引言44-45
• 4.2 熔覆材料选择45
• 4.3 激光熔覆试验及后热处理工艺45-46
• 4.3.1 激光熔覆工艺参数45-46
• 4.3.2 后热处理工艺参数46
• 4.4 摩擦磨损试验工艺参数46
• 4.5 后热处理对涂层的物相和显微组织的影响46-54
• 4.5.1 激光熔覆涂层的宏观形貌46-47
• 4.5.2 XRD衍射分析47-48
• 4.5.3 显微组织分析48-54
• 4.6 后热处理对涂层显微硬度的影响54-56
• 4.7 后热处理对涂层的摩擦学性能的影响56-64
• 4.7.1 摩擦系数和磨损率分析56-58
• 4.7.2 涂层磨损形貌分析58-60
• 4.7.3 磨屑分析60-61
• 4.7.4 对偶件磨损形貌及磨损机理分析61-64
• 4.8 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-74
• 攻读硕士学位期间本人公开发表的论文及获奖74-76
• 致谢76-77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 毕阳;采后热处理对果蔬腐烂的控制[J];食品科学;1994年01期

2 王青云;龚吉军;钟海雁;;柑橘果实采后热处理研究进展[J];食品科学;2010年11期

3 周琳;余小鲁;赵金凤;李付国;;不锈钢锻后热处理组织与性能分析[J];铸造技术;2009年05期

4 龚铭鑫;;模具钢的锻后热处理[J];大型铸锻件;1988年04期

5 李金权;王茂廷;李均峰;;焊接后热处理对金属材料抗应力腐蚀性能的影响[J];热加工工艺;2009年07期

6 赵森;周延民;;核电用冷却剂存储箱法兰的锻造及锻后热处理[J];金属加工(热加工);2013年19期

7 兑卫真,陈熙霖,杨晓华;17-4PH钢的铸后热处理工艺研究[J];机电技术;2003年S1期

8 马丽;;果蔬采后热处理研究进展[J];长江蔬菜;2008年10期

9 吴庆辉;杨忠民;杨超飞;陈颖;王慧敏;;轧后热处理温度对热轧钢轨组织和性能的影响[J];钢铁;2012年12期

10 陈泰炜;弯管加工和钢管的弯后热处理(续1)[J];石油工程建设;1995年04期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 兑卫真;陈熙霖;杨晓华;;17-4PH钢的铸后热处理工艺研究[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年

2 陈春雄;;从成形后热处理的规定看GB150与RCC-M对成形控制的差异[A];压力容器先进技术——第七届全国压力容器学术会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈明;i*柑和脐橙果实柠檬酸合成与降解相关基因表达及其调控研究[D];浙江大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陆小龙;后热处理对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和性能的影响[D];苏州大学;2016年

2 张姿;蔬菜采后热处理抗氧化机理的研究[D];天津大学;2007年

，

本文编号：551321