等離子熔敷TiC-γ-Ni耐磨抗沖擊復(fù)合材料涂層組織及性能穩(wěn)定性研究.pdf

1、煤炭在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的戰(zhàn)略地位，近段時(shí)期內(nèi)，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生根本性改變。采煤機(jī)截齒是安裝在采煤機(jī)最前端用來切割煤層的工具，提高采煤機(jī)截齒的耐磨性將對(duì)整個(gè)采煤行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。等離子熔敷技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、操作方便、設(shè)備成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。金屬陶瓷TiC硬度高，熔點(diǎn)高，密度低且耐磨性能優(yōu)異;Ni與TiC有很好的潤濕性，Ni基固溶體耐熱、耐蝕及強(qiáng)韌性優(yōu)異。
　　本文分別選取19Ni-37C-44Ti(at.％

2、)、30Ni-32C-38Ti(at.％)、40Ni-26.5C-33.5Ti(at.％)和50Ni-22C-28Ti(at.％)混合合金粉末為原料，采用等離子熔敷技術(shù)在Q235基材表面制備了以TiC為增強(qiáng)相，以γ-Ni固溶體為主要基體相的耐磨抗沖擊復(fù)合材料涂層。
　　對(duì)各涂層與截齒采用相同熱處理工藝，利用XRD、OM、SEM以及EDS分析了等離子熔敷復(fù)合材料涂層以及熱處理后涂層的顯微組織結(jié)構(gòu)以及主要相組成。結(jié)果表明:以19Ni-

3、37C-44Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層A主要組成相為金屬陶瓷相TiC和γ-(Fe，Ni)固溶體，另外有少量未參加反應(yīng)的石墨顆粒;以30Ni-32C-38Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層B，以40Ni-26.5C-33.5Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層C及以50Ni-22C-28Ti(at.％)混合合金粉末為原料制備的涂層D，三種涂層的主要組成相均為金屬陶瓷相TiC和γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體，另

4、外有部分未參加反應(yīng)石墨顆粒，但各組成相的含量及形貌各不相同;所有涂層經(jīng)熱處理后無新相生成，表明涂層具有良好的高溫組織穩(wěn)定性。涂層與基材之間形成了良好的冶金結(jié)合，組織細(xì)小，具有典型的快速凝固特征，高硬度的深灰色初生相TiC彌散分布在以強(qiáng)韌性良好的γ-(Ni，F(xiàn)e)固溶體為主的基體相中。
　　利用顯微硬度計(jì)測試了各涂層熱處理前、后的顯微硬度梯度分布，結(jié)果表明，熱處理前、后涂層均具有比齒體材料35CrMnSi更高的硬度分布，不同涂層之間

5、，隨著Ni含量的增加硬度逐漸降低;同一涂層內(nèi)，由涂層表面至結(jié)合區(qū)硬度逐漸降低;所有涂層經(jīng)熱處理后硬度略有下降。
　　利用銷-盤式磨損試驗(yàn)機(jī)測試了各涂層熱處理前、后的室溫干滑動(dòng)摩擦磨損性能，結(jié)果表明:在室溫干滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)條件下，各涂層較齒體材料35CrMnSi擁有更少的磨損失重和較低的摩擦系數(shù)，且涂層A、B、C的磨損失重對(duì)載荷不敏感。涂層隨著Ni含量的增加，耐磨性逐漸下降;所有涂層經(jīng)熱處理后硬度略有下降;考慮到涂層A中微裂紋的存