镁合金表面铁基非晶涂层界面特征及性能研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zixian007
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镁合金是一种轻金属材料,良好的切削性能以及高比强度和比刚度使得这种轻质材料在航空航天及汽车制造等领域得以广泛应用,但本身较差的耐磨性能使其难以在恶劣环境中使用,导致其应用受到一定限制。铁基非晶涂层制备成本低廉并具有优异的耐磨性能,因此本课题将其制备到镁合金表面,以提高镁合金构件耐磨性能。本文使用超音速火焰喷涂(HVOF)技术通过添加中间层的方式将铁基非晶涂层制备在镁合金表面,喷涂粉末为以工业原材料制成的非晶粉末。通过DSC、SEM、XRD、维氏显微硬度计以及摩擦磨损试验仪等设备对涂层显微组织结构进行观察分析,对铁基非晶涂层与镁合金基体的结合强度进行测试,并对不同工艺参数和摩擦磨损环境对涂层耐磨性能的影响进行研究,得到结论如下:铁基非晶涂层难以通过HVOF的方式直接制备到镁合金表面,结合界面处存在大量缺陷使得涂层容易脱落。通过添加中间层的方式可以将涂层有效制备到镁合金表面,并无明显缺陷存在。在相同喷涂条件下,随着煤油及氧气流量的增加,涂层非晶含量和孔隙率不断降低,最高显微硬度可达951 HV0.2远高于镁合金基体。喷涂前基体预热温度增加,涂层致密度增加,非晶含量降低。喷涂粉末的流动性越好,涂层中氧化现象越明显。喷枪尺寸增加,制备的涂层致密度增加。中间层与非晶涂层及镁合金结合界面处均存在元素扩散现象,主要结合方式为冶金结合。增加镁合金基体厚度能够降低镁合金热变形对结合的影响,有效提高涂层结合强度。喷涂时氧气及煤油流量对涂层结合强度具有重要影响,最高可达到54.79 MPa。涂层中添加Ni包WC和Co包WC强化相颗粒以提高涂层耐磨性能,Ni,Co元素包覆层在涂层与WC颗粒结合界面处起到良好的过渡作用,使强化相颗粒与涂层能够有效结合。镁合金表面制备铁基非晶涂层平均摩擦系数最低仅为0.097,远低于WE43镁合金的0.23。涂层致密度对涂层耐磨性能具有重要影响,当涂层致密度较低时,较多的缺陷容易导致涂层磨损表面发生破损,平均摩擦系数增加。复合涂层由于强化相颗粒硬度高,导致低载荷环境下摩擦系数高于铁基非晶涂层。当载荷增加到20 N时,复合涂层中的强化相颗粒起到锚固作用,摩擦系数反低于铁基非晶涂层。
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