鐵基塊體非晶合金及非晶涂層摩擦磨損性能研究.pdf

1、本文采用非自耗真空熔煉爐水冷銅模鑄造法制備Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15 B6Y2(X=0,2,4,6,8,17)塊體非晶合金，超音速火焰噴涂技術(shù)制備Fe41Co7Cr15Mo14 C15B6Y2非晶合金涂層。利用X-射線衍射儀(XRD)確定塊體非晶合金和非晶涂層的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；利用差熱分析、熱膨脹和熱導(dǎo)率等熱分析為非晶合金耐磨測試受熱分析提供依據(jù)；利用M-2000摩擦磨損試驗機研究(X=0,2,4,6,8)鐵基非晶合金在

2、干、濕條件不同摩擦參數(shù)的耐磨性能及磨損機制，以及X=17非晶合金塊體和非晶合金涂層的干、濕摩擦的耐磨性能和磨損機制。
　　鐵基非晶合金及非晶合金涂層摩擦磨損測試時會產(chǎn)生較高的溫度，通過研究非晶材料的受熱變化規(guī)律來分析耐磨實驗。熱分析結(jié)果表明：不同Co含量鐵基非晶合金最低晶化溫度可以達(dá)到657℃，并且經(jīng)過700℃退火處理后熱導(dǎo)率仍舊保持很小，熱導(dǎo)率為7.5~9.46 W/(m.K)，說明鐵基非晶合金具有較高的熱穩(wěn)定性能，在摩擦磨損實

3、驗中仍然可以保持完整的非晶態(tài)。
　　塊體非晶合金干、濕摩擦實驗結(jié)果表明：鐵基非晶合金具有良好的耐磨性能，非晶合金磨損量總體隨時間的增加而增大，并且隨著Co含量減小非晶合金磨損量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，而X=4時在各個磨損時間段耐磨性能最好，其干、濕摩擦磨損90 min的磨損量分別為3.2 mg和1.1 mg。不同Co含量鐵基非晶合金干摩擦前期的磨損機制以疲勞磨損為主，磨損后期的磨損機制是疲勞磨損和磨粒磨損共同作用；濕摩擦磨損機制以

4、磨粒磨損為主，非晶合金的磨損形貌呈現(xiàn)較多犁溝帶，隨著Co含量減小，犁溝間距度先增加后減小，犁溝帶內(nèi)犁溝密度分布呈先減小后增加的趨勢。犁溝帶間距最大、犁溝帶內(nèi)犁溝分布疏松的X=4時非晶合金耐磨性能最好。經(jīng)過XRD和EDS分析證明，非晶表面粘附材料屬于非晶磨屑，而且非晶合金經(jīng)過干摩擦磨損測試后不存在晶化現(xiàn)象。
　　Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合涂層晶化初始溫度達(dá)到638℃，具有良好的熱穩(wěn)定性能。由于非晶涂層和塊體的

5、微觀結(jié)構(gòu)不同，涂層存在7.25％的孔隙率，導(dǎo)致非晶涂層硬度值約為788 Kg/mm2，而塊體非晶硬度可達(dá)1155 Kg/mm2，兩者在相同條件干摩擦的磨損量值相差一個數(shù)量級，而潤滑條件下涂層干摩擦的磨損量是濕摩擦磨損量的7倍左右。Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金涂層干摩擦在不同時間、壓力條件下的磨損機制為疲勞磨損為主和部分磨粒磨損共同作用，而濕摩擦條件下主要是疲勞磨損。Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2塊體