鐵基TiB2復(fù)合涂層的顯微組織和耐磨性

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鐵基TiB2復(fù)合涂層的顯微組織和耐磨性

21世紀(jì)鋼仍為占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)材料。如何提高鋼的性能便成為許多學(xué)者的目標(biāo)。鐵基復(fù)合材料可以應(yīng)用在工具、模具和耐磨零件上。TiB2是金屬基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)劑，在鋼鐵基體表面上合成的TiB2/Fe復(fù)合涂層能夠大幅度改善鋼鐵材料的耐磨性。原位反應(yīng)已經(jīng)成為一種主要的材料制備技術(shù)，將被應(yīng)用在TiB2/Fe復(fù)合涂層的制備上。等離子轉(zhuǎn)移弧（PTA）覆層技術(shù)廣泛用于各種表面處理，本項(xiàng)研究工作中的TiB2/Fe復(fù)合涂層就是運(yùn)用PTA覆層技術(shù)原位合成的。復(fù)合涂層的耐磨性用環(huán)-塊摩擦學(xué)試驗(yàn)機(jī)在干摩擦條件下進(jìn)行檢測，施加載荷與滑動速度在一定范圍內(nèi)變化，對偶材料為GCr15。

選定AISI 1020鋼作為復(fù)合涂層的基體材料，鈦鐵合金和硼碳化物用作PTA覆層工藝的原料化合物，其Ti與B的原子比規(guī)定為1∶2。原料化合物粉末均勻混合后置于清潔的基體材料表面，并用硅酸鈉作為粉末與基體之間的粘結(jié)劑。預(yù)熱之后，使用等離子弧噴涂焊接裝置，按優(yōu)化之后的參數(shù)進(jìn)行熔融并形成覆蓋層。最后，對樣品進(jìn)行光學(xué)顯微鏡組織觀察、X-射線相分析、顯微硬度檢測和環(huán)-塊式磨損試驗(yàn)，得到以下結(jié)果。

試驗(yàn)得到的原位合成TiB2增強(qiáng)層，其增強(qiáng)相均勻地在鋼基體中分布，明顯提高了復(fù)合物涂層的顯微硬度。TiB2/Fe復(fù)合涂層的抗滑動磨損性能是無涂層基體材料的16～25倍。TiB2顆粒與基體之間的良好連接使得其在整個(gè)施加載荷的范圍內(nèi)未出現(xiàn)從輕微磨損向嚴(yán)重磨損的轉(zhuǎn)變。復(fù)合涂層的磨損抗力隨施加載荷與滑動速度的提高而下降。磨損機(jī)理是幾種磨損的綜合作用，高的施加載荷導(dǎo)致顆粒的分離并加速磨粒磨損和疲勞磨損。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第12期

作者：L.J.Guo et al

編譯：張英才