鋁青銅減摩粉體涂層及摩擦磨損性能.pdf

1、鋁青銅合金具有高強度、優(yōu)良塑性、耐磨耐蝕性等優(yōu)點,已成功應(yīng)用于拉伸沖壓模具當中。為了進一步將該合金拓廣應(yīng)用于表面工程領(lǐng)域,本文討論了用以Cu-14Al-X合金為基礎(chǔ)制備的鋁青銅減摩粉體,該粉體材料是由氮氣霧化法制備的。材料主要成分為Cu70～80％,Al12～16％,Fe2.0～4.0％,其余為Mn、Ni、Co、Re等微量元素。
　　 分別采用等離子噴焊技術(shù)和激光熔敷技術(shù)兩種表面熔敷工藝在45＃鋼基材表面制備了鋁青銅減摩粉體涂層

2、。借助X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、能譜儀(EDS)及摩擦磨損試驗機等研究分析了兩種涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)特征及其形成過程、涂層與基體在界面附近的結(jié)合組織特征以及結(jié)合強度、涂層宏觀硬度和顯微硬度及其摩擦磨損性能等,以及不同粉末粒度對噴焊層性能的影響,最終得出適合于鋁青銅(Cu-14Al-X)減摩粉體涂層的表面處理工藝。結(jié)果表明,制備工藝的不同對涂層的組織形貌、涂層

3、成分、硬度影響明顯。1.激光熔敷層和等離子噴焊層的物相組成相同,都為α+γ2+β'+K相,但組織形貌差別顯著。激光熔敷層組織細小、致密,沒有明顯的晶界,硬質(zhì)K相彌散分布于α+γ2+β'構(gòu)成的基體相之中,等離子噴焊層的硬質(zhì)K相尺寸相對較大且分布不均勻。2.等離子噴焊層和激光熔敷層的元素含量也有較大差異,尤其是Fe元素的含量差異明顯。等離子噴焊層中的Fe元素含量達到了11.30％,而激光熔敷層中的Fe元素含量只有3.83％。3.激光熔敷層的

4、表面硬度也遠高于等離子噴焊層。激光熔敷層的表面硬度達到了362.5HV,而等離子噴焊層的表面硬度只有304HV。4.不同粉末粒度對等離子噴焊層的性能有較大的影響。
　　 在RFT-Ⅲ型摩擦磨損試驗機上測試了等離子噴焊層和激光熔敷層的摩擦磨損性能,結(jié)果表明在邊界潤滑條件下:1.等離子噴焊層與激光熔敷層的摩擦磨損機理有明顯差異;等離子噴焊層在低載荷下以輕微的磨粒磨損為主要磨損形式,在高載荷條件下轉(zhuǎn)變?yōu)檩^嚴重的粘著磨損并伴隨有輕度的磨

5、粒磨損;激光熔敷層則以磨粒磨損為主。2.等離子噴焊層在低載荷條件下表現(xiàn)出了優(yōu)良的摩擦磨損性能,但在高載荷下,磨損量和摩擦系數(shù)都會劇烈增加,摩擦性能不如激光熔敷層穩(wěn)定。
　　 在相同摩擦條件下,將激光熔敷層、等離子噴焊層和Cu-14Al-X合金的摩擦磨損性能進行了對比。結(jié)果表明:1.激光熔敷層和Cu-14Al-X合金均以磨粒磨損為主要磨損方式,而等離子噴焊層的磨損方式以粘著磨損為主。2.等離子噴焊層在低載荷下摩擦性能優(yōu)于Cu-14

6、Al-X合金和激光熔敷層,但在高載荷下,耐磨損性能下降很快,摩擦穩(wěn)定性不好。3.激光熔敷層的摩擦性能和Cu-14Al-X合金大致相當,磨損量略高于Cu-14Al-X合金,但摩擦穩(wěn)定性優(yōu)于Cu-14Al-X合金。
　　 含Ce與不含Ce的鋁青銅減摩粉體涂層主要組織相同,加入適量的Ce細化了涂層的組織,改變黑色硬質(zhì)相(K相)的形貌、尺寸大小,使黑色硬質(zhì)相(K相)的數(shù)量增加,分布更均勻,抑制合金元素的偏聚,并促進涂層與基體之間的原子擴