304不锈钢激光熔覆Co-Ti3SiC2自润滑复合涂层微观组织与摩擦学性能
2021-11-13刘秀波刘一帆欧阳春生罗迎社
王 港,刘秀波,2,刘一帆,祝 杨,欧阳春生,孟 元,罗迎社
(1 中南林业科技大学 材料表界面科学与技术湖南省重点实验室,长沙 410004;2 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室,兰州730000;3 湖南交通工程学院,湖南 衡阳 421000;4 中南林业科技大学 工程流变学湖南省重点实验室,长沙 410004)
304不锈钢具有一定的耐腐蚀性、耐热性和常温抗氧化性,被普遍应用于食品、医疗、航天、船舶零部件等领域[1-3]。但在高温下,304不锈钢存在力学性能较差、硬度较低及耐磨性差等缺点,导致其不适用于机械关键运动部件(如制造发动机活塞环、汽轮机叶片及发动机轴承等),因此需要在304不锈钢表面研制出具有较好耐磨、减摩性能的复合涂层。目前,采用激光熔覆在材料表面制备一层或多层复合涂层来改善304不锈钢的摩擦性能,成为拓宽304不锈钢在运动部件上应用的有效手段[4-6]。刘秀波等[7]采用预置粉末法在304不锈钢表面激光制备NiCr/Cr3C2和NiCr/Cr3C2-30%WS2两种复合涂层。结果表明,涂层物相主要由Cr7C3,(Cr, W)C,γ-(Fe, Ni)/Cr7C3组成。随着温度的升高,两种复合涂层的耐磨、减摩性能得到提升。欧阳春生等[8]采用同步送粉法在304不锈钢表面激光熔覆制备Ti3SiC2-Ni基复合涂层。结果表明,熔覆涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11固溶体,硬质相Fe2C,Cr7C3和TiC以及固体润滑颗粒Ti3SiC2组成。复合涂层显微硬度高于304不锈钢基体。在室温和600 ℃下,Ti3SiC2-Ni基复合涂层的自润滑耐磨性能得到提高。Yan等[9]采用Ti-Si-C粉末体系激光原位合成了三元层状陶瓷Ti3SiC2和Ti5Si3等硅化物。采用50%Ni25/50%Ti-Si-C复合粉末所制备的涂层摩擦因数为0.33,其磨损率为13.5×10-5mm3/(N·m)。……
