熔覆电流和扫描速度对等离子熔覆Fe-Mo-Si-B涂层组织与性能的影响

作     者：陈旭 杨洪宇 颜建辉 吴吉文 陈芳 

作者机构：湖南科技大学材料科学与工程学院 湖南科技大学高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点实验室 湖南科技大学物理与电子科学学院 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2025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：国家自然科学基金资助项目(52175167) 湖南省教育厅一般项目(22C0259) 大学生创新训练项目(S202310534036) 

主　　题：等离子熔覆 Fe-Mo-Si-B涂层 显微硬度 断裂韧性 

摘      要：Q235低碳钢广泛应用于建筑工程、机械制造等领域，长时间的复杂工况环境下表面容易因摩擦磨损、疲劳、腐蚀等问题导致失效。为改善Q235钢表面硬度低、耐磨性差的缺点，延长其在复杂工况下的服役周期，以喷雾干燥法制备的Mo-Si-B球形粉为熔覆粉末，采用等离子熔覆技术在Q235钢表面制备了Fe-Mo-Si-B涂层。研究了熔覆电流与扫描速度对涂层组成、微观组织、显微硬度和断裂韧性的影响。结果表明：不同熔覆电流与扫描速度下，涂层主要由Fe3Mo、λ-Fe2Mo、R-Fe3Mo2、μ-Fe7Mo6、（Fe，Si）3B、Fe3B组成，微观组织均以树枝晶为主，涂层与基体呈现冶金结合。由于（Fe，Si）3B、Fe3B硬质相的弥散分布及细晶强化作用，涂层显微硬度达780-1138 HV0.2，约为Q235基体4-6倍。随着电流的增加，涂层组织中的枝晶粗化，显微硬度逐渐降低，断裂韧性增大；随着扫描速度的增加，涂层组织中的枝晶细化，显微硬度先增大后减小，断裂韧性先减小后增大。在不同电流与扫描速度下，涂层裂纹均为典型的穿晶断裂。熔覆电流为80A时，涂层具有最高的显微硬度1138 HV0.2，熔覆电流为120A时，涂层具有最高的断裂韧性9.94 MPa·m1/2。研究结果可为铁基上等离子熔覆Mo-Si-B涂层的工艺参数优化提供指导。