高能球磨法制備TiC陶瓷涂層的顯微組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、高能球磨過程中,磨球、粉末和球磨容器三者之間強(qiáng)烈地碰撞,導(dǎo)致粉末粘附于磨球表面以及球磨容器的內(nèi)表面,形成或薄或厚的涂層?；谶@一現(xiàn)象,利用球磨時(shí)材料間相互冷焊的原理發(fā)展了一種全新的表面處理技術(shù)-機(jī)械涂覆與強(qiáng)化技術(shù),這種技術(shù)的誕生為金屬表面涂層的制備技術(shù)提供了新的研究方向。
　　 本文采用行星式高能球磨機(jī),利用機(jī)械涂覆與強(qiáng)化技術(shù),在2024鋁合金的表面分別制備了TiC涂層,TiC/Al復(fù)合涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層,其中后兩種涂

2、層的成分質(zhì)量比分別為4:1和107:30:13。通過掃描電鏡(SEM),能譜儀(EDS),X射線衍射(XRD),劃痕實(shí)驗(yàn),摩擦磨損實(shí)驗(yàn)等手段,研究了不同球磨時(shí)間下涂層的顯微組織及力學(xué)性能,探討了不同涂層的形成機(jī)理及演變過程。
　　 隨著球磨時(shí)間的延長,涂層厚度和表觀密度增加,但TiC涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層在球磨后期出現(xiàn)了涂層厚度的減少。TiC涂層,TiC/Al復(fù)合涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層所達(dá)到的最厚涂層分別27μm,4

3、6μm和36μm；涂層的顯微硬度,結(jié)合強(qiáng)度,摩擦磨損性能也是隨著球磨時(shí)間的延長而逐步提升。球磨12h的TiC涂層硬度最高,為478HV0.1,是基體硬度的三倍多；球磨40h的Ti/Al/C復(fù)合涂層界面的臨界載荷最大,達(dá)到56.4N,具有很好的結(jié)合強(qiáng)度；TiC/Al復(fù)合涂層相對于TiC涂層有更低的摩擦系數(shù)。
　　 涂層與基體的結(jié)合以及涂層內(nèi)部的粉末均由冷焊形成,隨著球磨的進(jìn)行,磨球帶動(dòng)粉末沖擊基體,并逐步沉積到基體上形成涂層。在機(jī)