激光熔覆原位自生高温自润滑耐磨复合涂层分析-机械制造及其自动化专业论文.docx

苏州火学学位论文使用授权卢明本人完全了解苏州人学关于收集、保存和使 用学位论文的规定，IlP，c;t1吃R斗文革1t权归属苏JfJ大学今;学位 立:IiH;立糙的内容和纸b论文的内容相·致，苏州大学有仪向国家国书俯、中国-1:1:科院儿‘ 献信息情撇1心、1.国科学技术信息研究所〈含万)i 数据咆于出版社〉、中国学术期刊(jM屈服}也于杂志社送交*论艾的复印件和I咆于文梢，允许论文被查肉和{il阔，叫以采用影印、编码J?G:其他复制手段保存和iL:t自学位论文，可以将学位论文的全m;部分内容编入有关数如J斥法行雄曾.涉窑论文C本学位tt立属在一一年一月串串胃后池用本规定.非涉将论文d论文作者签名，..5t铸，一问剿，立且....导师签名洲重F1期，j.O(!ts:-7?激光熔覆原位自生高温自润滑耐磨复合涂层研究中文摘要激光熔覆陶瓷增强相金属基复合涂层是一项先进的表面技术，它可改善材料表面 性能，如耐磨性、耐蚀性、高温抗氧化等。其中，激光熔覆原位自生陶瓷增强复合涂 层的方法是在高能激光束照射下，将熔覆材料熔融，在基体表面原位生成一种或几种 高强度的陶瓷增强相，具有局部熔覆、微观组织结构细致、原位生成相热力学性能稳 定、热影响区小等典型特征，并且与基体形成良好的冶金结合，结合强度高。目前，针对钛合金表面性能的改善主要集中在通过提高其表面硬度来改善其耐磨 性能，但与此同时，在很多情况下却加剧了对偶件的磨损，即对偶件的摩擦相容性或 自润滑性能较差，所以不仅要有较好的耐磨性能，还要有较低的摩擦系数。本文采用 了激光熔覆技术，以NiCr/Cr3C2金属陶瓷复合粉末与WS2固体自润滑剂为原料，在 Ti-6Al-4V合金表面原位生成γ-NiCrAlTi/TiC高温耐磨复合涂层与 γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS高温自润滑耐磨复合涂层。利用XRD、SEM、EDS 等手段分析了涂层的物相与显微组织，采用球-盘式高温摩擦磨损试验机测试了不同 温度(室温、350 ℃、700 ℃)及不同载荷(3 N、6 N、9 N、12N)下复合涂层的摩擦学性 能并系统地分析了其磨损机理。试验结果表明：激光熔覆原位生成γ-NiCrAlTi/TiC高温耐磨复合涂层的显微组 织主要由原位生成的TiC树枝晶和γ-NiCrAlTi固溶体组成，组织致密均匀，与钛合 金基体呈冶金结合，平均显微硬度约为1149HV0.2，比钛合金基体的硬度提高了3.2 倍；而添加固体自润滑剂WS2的γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS高温自润滑耐磨 复合涂层组织中不仅含有上面物相，而且还离散分布有许多层状结构的Ti2CS、CrS 金属硫化物，并且随着WS2含量的增加，涂层中的金属硫化物也逐渐增多，添加 WS2固体润滑剂的涂层的硬度较未添加的要稍微降低，并且添加30%WS2 含量涂层 的硬度相对最高为1005HV0.2，这与涂层中原位生成的TiWC2陶瓷增硬质相含量有 关。中文摘要激光熔覆原位自生高温自润滑耐磨复合涂层研究摩擦磨损试验表明：γ-NiCrAlTi/TiC涂层的摩擦系数与磨损率都与试验温度成正比，其中常温时，涂层的耐磨性要较基体的提高了13倍，表现出优良的耐磨性能。由 于金属硫化物的特殊层状结构，Ti2CS、CrS作为润滑相，有效地降低了γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS涂层的摩擦系数，提高了其耐磨减摩性能，其中添 加30%WS2含量的涂层在350℃、700℃下的平均摩擦系数分别为0.27、0.32，分别 比γ-NiCrAlTi/TiC涂层降低了28%、21%。其中700℃时，涂层磨损率最低，这是由于 金属硫化物在磨损表面铺展开来形成了韧性良好的润滑转移膜。不同载荷下， γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS涂层的摩擦系数与载荷成反比，而磨损率与载荷成 正比，中载6 N、9 N时涂层具有综合的优异耐磨减摩性能。关键词：激光熔覆；原位生成；复合涂层；金属硫化物；显微组织；性能作者：孟祥军 指导老师：刘秀波ResearchonLaserIn-situSynthesizedHigh-temperatureSelf-lubricatingWear-resistantCompositeCoatings AbstractLasercladdingreinforcedceramicphasemetalmatrixcompositesonvarious substrates is an advanced surface modification technology, which could enhance thematerial surface performances, suc