NiAl复合涂层中强化相的形成机理及其对磨损性能的影响

作     者：夏鹏成 占庆威 谢鲲 曹梅青 岳丽杰 孙晓华 董俊伟 

作者机构：青岛科瑞斯制冷科技有限公司 山东科技大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：山东省自然科学基金(ZR2020ME015) 

主　　题：NiAl复合涂层 热力学计算 强化相 硬度 磨损性能 

摘      要：目的 为了提高NiAl复合涂层的硬度，扩大它作为涂层材料在矿山机械和石油化工领域应用。方法 TiC、TiB2金属陶瓷颗粒具有较高的熔点、硬度、弹性模量和化学稳定性，是一种优良的高温结构材料。本文采用等离子熔覆技术在Q235低碳钢表面制备NiAl金属间化合物涂层和TiC-TiB2强化NiAl复合涂层。研究了涂层的微观组织结构、金属粉末反应热力学、TiC-TiB2强化相的形成机理和涂层的摩擦行为。结果 涂层组织是紧密和均匀的，涂层与基体具有良好的冶金结合。NiAl涂层主要由NiAl和γ-(Fe，Ni)固溶体组成。复合涂层由NiAl、Ni3Al、γ-(Fe，Ni)、TiC和TiB2增强相组成。TiC相为小的块状，TiB2相为短棒状。粉末反应的热力学计算进一步证明了强化相TiC和TiB2的形成。强化相的形成机理与原子扩散沉淀和晶体结构有关。与NiAl涂层相比，复合涂层的平均硬度从416HV提高到525HV，摩擦系数和磨损失重从0.68和0.376 g降低到0.54和0.192 g。NiAl涂层磨损表面出现较多大且深的犁坑，NiAl复合涂层磨损表面较为平滑，只有少量浅的犁沟。结论 TiC和TiB2主要通过溶解、扩散和沉淀析出方式形成。NiAl复合涂层具有高硬度、低摩擦系数和少的磨损失重，具有优异的耐磨性能。小块状TiC颗粒弥散分布和强化相具有高的组织稳定性有利于提高C2涂层性硬度和磨损性能。NiAl涂层的磨损机理主要是粘着磨损。复合涂层的磨损类型以磨粒磨损为主。