APS制備耐磨涂層PPT教學課件

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 研究背景 APS 的簡介 耐磨涂層的種類 組織結構特征與控制方法 Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第1頁/共19頁研究背景研究背景 磨損 磨損機制及分類：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、改善潤滑條件等Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第2頁/共19頁APS 的簡介 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/共19頁耐磨材料耐磨材料 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/共19頁金屬涂層金屬涂層 熱噴涂金屬涂層是研究和應用較早的耐磨涂層，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合強度較高，耐磨、抗腐蝕性能較好等優(yōu)點，用于修復磨損件及機械加工超差件 。 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 ：電站鍋爐的過熱器管和再熱器管的防護涂層 。Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第5頁/共19頁陶瓷涂層陶瓷涂層 優(yōu)點：具有高熔點、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 。 缺點：噴涂陶瓷涂層工藝復雜，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/共19頁金屬陶瓷金屬陶瓷 金屬陶瓷復合涂層技術，即在塑性的基體上均勻地分布著顆粒形狀、尺寸大小適當?shù)奶沾上?，成功地實現(xiàn)金屬和陶瓷的優(yōu)勢結合，制備既有金屬強度和韌性，又有陶瓷耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點的復合材料 。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/共19頁非晶態(tài)涂層非晶態(tài)涂層 非晶態(tài)材料的物理、化學性能常比相應的晶態(tài)材料更優(yōu)異，具有高強度、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)，涂層與基材結合良好 Xian Jiaotong University S

6、chool of Mater. Sci.& Eng.第8頁/共19頁涂層表面結構涂層表面結構Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第9頁/共19頁等離子噴涂陶瓷涂層硬度等離子噴涂陶瓷涂層硬度 對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/共19頁涂層的硬度對耐磨損性

7、能的影響涂層的硬度對耐磨損性能的影響涂層的硬度也對耐磨損性能有影響：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/共19頁涂層組織結構對耐磨損性的影響涂層組織結構對耐磨損性的影響 一般認為涂層硬度約高，其耐磨損性能越好由于等離子噴涂陶瓷涂層多孔、具有層狀結構，且層間結合有限，因此其磨損特性除了與硬度有關外，還將受涂層層狀結構特征的顯著影響。當載荷較大而導致磨損機制以粒子問脫落為主時，層問結合也將對磨粒磨損產(chǎn)生顯帶影響，但低應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/共19頁等離子噴涂功率對涂層性能的影響等離子噴涂功率對涂層性能的影響Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第13頁/共19頁等離子噴涂功率對等離子噴涂功率對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。當噴涂功率25kw時，涂層中WC顆粒的含量大于45同時結合強度能夠達到61MPa；n當噴涂功率為20 kW時，噴潦材料粒子熔化不充分n當噴涂功率為30kW時wc顆粒燒損嚴重，潦層中WC

9、顆粒含量降至38。Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第14頁/共19頁噴涂距離對涂層性能的影響噴涂距離對涂層性能的影響 由于涂層中存在空隙?？紫堵实脑黾硬粌H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)變動率一般接近15噴涂距離對層間結合的影響Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第15頁/共19頁基體預熱溫度對涂層性能的影響基體預熱溫度對涂層性能的影響粒子溫度是控制界面結合的關鍵因素，控制粒子沉積前的表面溫度Xian Jiaotong University School of Mater. Sci.& Eng.第16頁/共19頁熱傳導率對耐磨損性的影響熱傳導率對耐磨損性的影響 在磨損條件下，摩擦副的相對運動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率對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