1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 研究背景 APS 的簡(jiǎn)介 耐磨涂層的種類 組織結(jié)構(gòu)特征與控制方法 Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第1頁(yè)/共19頁(yè)研究背景研究背景 磨損 磨損機(jī)制及分類：磨粒磨損(又稱磨料磨損)、粘著磨損、沖蝕磨損、空蝕磨損、微動(dòng)磨損、接觸疲勞磨損與腐蝕磨損等 提高磨損抗力的途徑：減小壓力和摩擦系數(shù)、增加硬度、改善潤(rùn)滑條件等Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第2頁(yè)/共19頁(yè)APS 的簡(jiǎn)介 非轉(zhuǎn)移型等離子電弧 能量密度高、溫度高 可以噴涂所有材料 適用范

2、圍廣Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第3頁(yè)/共19頁(yè)耐磨材料耐磨材料 金屬材料：碳鋼、低合金鋼、馬氏體不銹鋼、Ni-合金、自熔合金、硬質(zhì)金屬（如Mo)等。 氧化物陶瓷：Al2O3、TiO2 、Cr2O3、 ZrO2； 硬質(zhì)合金：WC-Co、Cr3C2、MoB2、TiB2等；Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第4頁(yè)/共19頁(yè)金屬涂層金屬涂層 熱噴涂金屬涂層是研究和應(yīng)用較早的耐磨涂層，常用的有金屬(Mo、Ni)、碳鋼和低合金鋼、不銹鋼和Ni-Cr合金系列涂層

3、 。涂層具有與基體的結(jié)合強(qiáng)度較高，耐磨、抗腐蝕性能較好等優(yōu)點(diǎn)，用于修復(fù)磨損件及機(jī)械加工超差件 。 鋁系合金：活塞環(huán)、同步環(huán)及氣缸等零件 。高碳鋼絲、不銹鋼(Crl3型、18-8型等)合金絲。 NiCr涂層 ：電站鍋爐的過(guò)熱器管和再熱器管的防護(hù)涂層 。Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第5頁(yè)/共19頁(yè)陶瓷涂層陶瓷涂層 優(yōu)點(diǎn)：具有高熔點(diǎn)、高硬度和良好的耐磨性、耐腐蝕性以及高溫穩(wěn)定性等特點(diǎn) 。 缺點(diǎn)：噴涂陶瓷涂層工藝復(fù)雜，成本較高，而且涂層表面容易出現(xiàn)裂紋，抗熱疲勞性能不如金屬涂層；而且涂層的韌性較差，不能用于承受較大的沖擊載荷。

4、 Cr2O3涂層的磨損機(jī)理主要為磨粒磨損，在較大載荷下，Cr2O3涂層的磨損呈現(xiàn)脆性斷裂特征 A12O3-40%TiO2涂層的磨損機(jī)理主要表現(xiàn)為塑性變形和層狀剝離 Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第6頁(yè)/共19頁(yè)金屬陶瓷金屬陶瓷 金屬陶瓷復(fù)合涂層技術(shù)，即在塑性的基體上均勻地分布著顆粒形狀、尺寸大小適當(dāng)?shù)奶沾上啵晒Φ貙?shí)現(xiàn)金屬和陶瓷的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，制備既有金屬?gòu)?qiáng)度和韌性，又有陶瓷耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料 。Cr3C2-NiCr、WC-Co Cr3C2-NiCr ：連續(xù)退火線的爐輥、軋鋼廠連續(xù)生產(chǎn)線上的芯輥、氣缸活塞

5、環(huán)、缸襯等 。WC基金屬陶瓷涂層常用于450以下的磨粒磨損和沖蝕磨損工況 Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第7頁(yè)/共19頁(yè)非晶態(tài)涂層非晶態(tài)涂層 非晶態(tài)材料的物理、化學(xué)性能常比相應(yīng)的晶態(tài)材料更優(yōu)異，具有高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高抗蝕性能、軟磁特性等，是一類很有發(fā)展前途的新型金屬材料。 Fe基非晶合金涂層(含Si，B，Cr，Ni等)，涂層各區(qū)域的組織均勻一致，涂層致密度高，孔隙率低，氧化物含量較少，并具有很高的硬度，顯微硬度在530790HV0.1范圍內(nèi)，涂層與基材結(jié)合良好 Xian Jiaotong University S

6、chool of Mater. Sci.& Eng.第8頁(yè)/共19頁(yè)涂層表面結(jié)構(gòu)涂層表面結(jié)構(gòu)Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第9頁(yè)/共19頁(yè)等離子噴涂陶瓷涂層硬度等離子噴涂陶瓷涂層硬度 對(duì)于承受磨粒磨損工礦的零部件，耐磨損性能與表面硬度有直接的關(guān)系。一般硬度越高，耐磨損性能越優(yōu)越。磨粒：材料小于1.3即可。涂層顯微維氏硬度成為表征其性能的重要參數(shù)。下表列出了等離子噴涂各種涂層的硬度。Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第10頁(yè)/共19頁(yè)涂層的硬度對(duì)耐磨損性

7、能的影響涂層的硬度對(duì)耐磨損性能的影響涂層的硬度也對(duì)耐磨損性能有影響：涂層的硬度值越高，磨粒磨損的耐磨性能越好。Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第11頁(yè)/共19頁(yè)涂層組織結(jié)構(gòu)對(duì)耐磨損性的影響涂層組織結(jié)構(gòu)對(duì)耐磨損性的影響 一般認(rèn)為涂層硬度約高，其耐磨損性能越好由于等離子噴涂陶瓷涂層多孔、具有層狀結(jié)構(gòu)，且層間結(jié)合有限，因此其磨損特性除了與硬度有關(guān)外，還將受涂層層狀結(jié)構(gòu)特征的顯著影響。當(dāng)載荷較大而導(dǎo)致磨損機(jī)制以粒子問(wèn)脫落為主時(shí)，層問(wèn)結(jié)合也將對(duì)磨粒磨損產(chǎn)生顯帶影響，但低應(yīng)力水平的磨損將主要受材料硬度的影響。Xian Jiaotong

8、 University School of Mater. Sci.& Eng.第12頁(yè)/共19頁(yè)等離子噴涂功率對(duì)涂層性能的影響等離子噴涂功率對(duì)涂層性能的影響Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第13頁(yè)/共19頁(yè)等離子噴涂功率對(duì)等離子噴涂功率對(duì)WCWC基材料的影響基材料的影響 選擇合適的功率是很重要的。例如：在TiC4鈦合金表面噴涂WC基耐磨制備。當(dāng)噴涂功率25kw時(shí)，涂層中WC顆粒的含量大于45同時(shí)結(jié)合強(qiáng)度能夠達(dá)到61MPa；n當(dāng)噴涂功率為20 kW時(shí)，噴潦材料粒子熔化不充分n當(dāng)噴涂功率為30kW時(shí)wc顆粒燒損嚴(yán)重，潦層中WC

9、顆粒含量降至38。Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第14頁(yè)/共19頁(yè)噴涂距離對(duì)涂層性能的影響噴涂距離對(duì)涂層性能的影響 由于涂層中存在空隙。孔隙率的增加不僅降低涂層硬度，從而降低耐磨損性，而且使顯微硬度值存在較大的分散，數(shù)據(jù)變動(dòng)率一般接近15噴涂距離對(duì)層間結(jié)合的影響Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第15頁(yè)/共19頁(yè)基體預(yù)熱溫度對(duì)涂層性能的影響基體預(yù)熱溫度對(duì)涂層性能的影響粒子溫度是控制界面結(jié)合的關(guān)鍵因素，控制粒子沉積前的表面溫度Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第16頁(yè)/共19頁(yè)熱傳導(dǎo)率對(duì)耐磨損性的影響熱傳導(dǎo)率對(duì)耐磨損性的影響 在磨損條件下，摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不可避免使接觸表面區(qū)域溫度升高，因此，涂層材料的高溫硬度與熱傳導(dǎo)率對(duì)其耐磨損性能也將產(chǎn)生顯著影響。為幾種典型氧化物陶瓷涂層的熱