文档介绍：硕士学位论文
论文题目激光熔覆 NiCr/Cr3C2-WS2 高温自润滑
耐磨复合涂层研究
研究生姓名郑晨
指导教师姓名刘秀波(教授)
专业名称机械制造及其自动化
研究方向激光技术与特种加工
论文提交日期 2013 年 4 月
激光熔覆 NiCr/Cr3C2-WS2 高温自润滑耐磨复合涂层研究中文摘要
激光熔覆 NiCr/Cr3C2-WS2 高温自润滑耐磨复合涂层研究
中文摘要
许多摩擦运动副零部件(如高温绝热发动机轴承、汽轮机叶片、缸套、核阀等)
工作在高温、高压、高真空度等苛刻工况条件下,无法实现外加润滑,因此需要材料
具有良好的高温自润滑性能。在硬质合金粉末中加入固体润滑剂,采用先进的表面工
程手段,在零件表面制备高温自润滑性能优异的涂层是解决上述问题的有效方法之
一。
本文以激光熔覆技术为手段,以 NiCr/Cr3C2 、 NiCr/Cr3C2-10%WS2 、
NiCr/Cr3C2-20%WS2 和 NiCr/Cr3C2-30%WS2 复合合金粉末为原料,制备了以γ(- Fe,Ni)
固溶体为涂层基材,Cr7C3 和(Cr, W)C 为主要增强相,以 WS2 和 CrS 为自润滑相,
并且组织均匀、与不锈钢基体结合良好的高温自润滑耐磨复合涂层。研究发现,在激
光高能束的作用下,大部分 WS2 发生热分解,本文为抑制 WS2 分解,并增强其与基
体以及复合粉末基材的相容性,对 WS2 粉末进行化学镀 Ni-P 包覆(全文简称 WS2
(Ni-P)),并以 NiCr/Cr3C2-30%WS2(Ni-P)为复合粉末原料,采用激光熔覆的方法
制备涂层,通过对比发现,进行化学镀包覆能有效抑制固体润滑剂 WS2 分解,残留
的 WS2 弥散分布在γ-(Fe,Ni)/ Cr7C3 共晶组织中。
对所制备的激光熔覆涂层进行常温/高温干滑动摩擦磨损实验,实验结果表明:
NiCr/Cr3C2 涂层由于 Cr7C3 硬质相较多、硬度高,所以非常耐磨,但涂层脆性较大,
在无外加润滑的条件下,高温时易发生粘着磨损,磨损率较大;NiCr/Cr3C2-WS2 涂层
中由于含有固体润滑相 WS2 和 CrS,宽温摩擦磨损性能有明显改善,虽然高温下在磨
损表面发现塑性变形痕迹,但未发生大面积粘着磨损,综合对比添加不同含量固体润
滑剂 WS2 所制备的涂层干滑动摩擦磨损实验结果,发现 NiCr/Cr3C2-10%WS2 涂层宽
温下的摩擦学性能最优;NiCr/Cr3C2-30%WS2(Ni-P)涂层由于残留了较多的固体润
滑相 WS2,在 300 ℃时磨损表面形成了润滑转移膜,有效隔绝了对磨球与涂层之间的
高应力接触,起到了很好的减摩作用,涂层磨损表面平滑,在宽温范围未发生明显的
I
中文摘要激光熔覆 NiCr/Cr3C2-WS2 高温自润滑耐磨复合涂层研究
塑性变形。
为研究所制备的涂层相结构稳定性,对 NiCr/Cr3C2-10%WS2 涂层在 600 ℃下进行
10~50 h 热处理,实验结果表明涂层没有发生相变、相分解,也没有发生涂层与基体
间的元素的相互渗透;热处理过程中,部分γ-(Fe,Ni)/ Cr7C3 共晶组织溶解,Cr7C3
枝晶发生断裂和造粒,使涂层基本呈双相结构。分析认为,本实验所制备的高温自润
滑耐磨复合涂层高温下具有良好的相结构稳定性。
关键词:激光熔覆;固体润滑;高温耐磨复合材料涂层;WS2;化学镀 Ni-P;组
织稳定性
作者:郑晨
指导老师:刘秀波
II
Study of NiCr/Cr3C2-WS2 High-temperature Self-lubricating Wear-posite Coatings Abstract
Study of NiCr/Cr3C2-WS2 High-temperature Self-lubricating
Wear-posite Coatings
Abstract
There are many high-temperature tribological ponents, such as high
temperature adiabatic engine bearings, cylinder liners, nuclear valves, steam turbine blades
working under aggressive service conditions (high temperature, high pressure and high
vacuum), demanding