PDF《稀土金属 Y 对真空熔结 N i 基涂层显微组织 和耐磨性的影响》

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All rights reserved. http://www.cnki.net 第25 卷第2期摩擦学学报Vo l 25, No

2 2005 年3月TR I BOLO GY M arch,

2005 稀土金属Y 对真空熔结 N i 基涂层显微组织 和耐磨性的影响 宣天鹏, 闵丹, 霍影(合肥工业大学 材料科学与工程学院, 安徽 合肥 230009) 摘要: 研究了稀土金属 Y 对真空熔结N i 基合金涂层显微组织及化学组成、 硬度和耐磨性的影响. 结果表明: 稀土金属 Y 可以改善真空熔结N i 基合金涂层的显微组织, 阻碍针状相的析出, 细化球状相, 减轻碳钢母材中 Fe 对N i 基合金涂 层的 稀释 作用, 降低N i60 涂层中 Fe 的含量, 提高N i、 Cr 元素的含量;

与此同时, 稀土金属 Y 可明显提高N i60 涂层 的硬度和耐磨性, 降低摩擦系数, 使N i60 涂层由微观犁沟和微观断裂剥落磨损形式转变为单一的微观犁沟磨损. 关键词: 真空熔结;

N iCrBSi 自熔合金;

稀土元素;

微观组织;

耐磨性 中图分类号: TG174. 445;

TG154.

5 文献标识码: A 文章编号:

100420595 (2005)

0220102205 利用真空熔结方法形成合金涂层是一种新型的 表面冶金技术, 即在真空条件下将涂敷于基体材料表 面的N i 基、 Co 基和 Fe 基等自熔合金粉末层加热、 熔 融并浸润工件表面而与基体表面产生牢固的结合, 将 其冷却凝固后所获得的具有高硬度以及优良耐磨、 耐 高温和抗腐蚀性能的表面功能涂层 . 真空熔结技术不 受零部件形状的影响, 在凹槽和内孔处皆能形成涂 层, 具有较大的工艺灵活性, 已用于刃具、 锤片、 压辊 等产品表面功能涂层的制备和磨损表面修复[1 ~

3 ] . 真空熔结N i 基合金涂层的制备要求在较高的温 度下完成, 将会加速碳钢母材中的 Fe 元素向N i 基合 金涂层的扩散, 使涂层因 Fe 元素增加而产生 稀释 现象, 形成较多的针状相, 导致涂层硬度和耐磨性降 低, 裂纹形成几率增加, 易造成工件的早期失效和破 坏.稀土金属 Y 在陶瓷、 发光和激光等材料中可以起 到提高硬度、 耐磨性、 抗氧化性、 发光效率和光学均匀 性的作用, 且成本较低, 来源广泛[4,

5 ] . 为此, 我们研究 开发了含稀土金属 Y 的真空熔结N i 基合金涂层, 分 析金属 Y 对N i 基合金涂层微观组织、 硬度和耐磨性 等的影响, 探讨了稀土的作用机制 .

1 实验部分 1.

1 材料 基体材料为正火态的 45# 钢, 试样尺寸

30 mm *

7 mm *

7 mm ;

涂层原料为Ni60 自熔合金粉末(N iC rBSi 系) , 其粒径为

40 ~

80 Λ m , 化学成分分别 为0. 7%~ 0. 8%C, 12%~ 16%C r, 3. 0%~ 3. 5% Si, 2. 8%~ 4. 0%B, Fe≤15% , 其余为 N i;

稀土金属 Y 粉末的粒径为

40 ~

80 Λ m , 纯度为 99. 9% , 化学成分 为Fe≤0. 05% , Si≤0. 02% , Ca≤0. 1% , 其余为 Y. 1.

2 试验方法 采用V F279J 型真空熔结炉制备N i60 合金涂层 试样 . 将N i60 合金粉末与 0. 2% 的稀土金属 Y 粉末 混合均匀, 涂覆于 45# 钢试样表面 . 试样经低温烘干 后放入真空炉内, 在真空度

10 Pa、 温度

1 050 ℃下保 温5min, 随炉冷却至

180 ℃后出炉空冷, 得到厚度 为1mm 的涂层试样 . 将涂层试样表面精磨至表面粗 糙度Ra=0.

8 Λ m 后再进行分析和测试.利用KEV EX Sigm a 型能谱微分析系统 (EDXA ) 分析涂 层的化学组成;

用LEO

21450 型扫描电子显微镜 (SEM ) 观察涂层的显微组织和磨损表面形貌;