论文部分内容阅读
纳米陶瓷涂层的耐磨性能较常规涂层有不同程度的提高，等离子喷涂的纳米陶瓷涂层在工程领域有广泛的应用前景。本论文分别以纳米和常规WC-12％Co Al2O3-13％TiO2喷涂粉末为喂料，制备出纳米和常规涂层，并对涂层的显微硬度、表面以及结构等进行测试分析，并通过SEM、EDS、XPS等表面分析方法，着重考察了不同的结构涂层在干摩擦、水环境以及不同温度环境下的摩擦学性能，探讨了几种涂层在不同环境下的磨损机制。主要研究结果如下：(1)等离子喷涂制备的纳米WC-12％Co Al2O3-13％TiO2涂层与其相应的常规涂层比较，纳米涂层结构更加致密，孔隙小，裂纹少，表面更加平整均匀，显微硬度分别提高了40％～50％和10％～40％。(2)在干摩擦和水环境中纳米WC-12％Co Al2O3-13％TiO2涂层与常规涂层相比，二者的摩擦系数相差不大，但是纳米涂层的磨损率有显著的降低，其原因是纳米涂层韧性、硬度的提高。干摩擦下纳米和常规WC-12％Co涂层的磨损机制以粘着、表面剥落和磨粒磨损为主。水环境中，与Si3N4配副时涂层的磨损机制以材料剥落、断裂疲劳磨损为主；与不锈钢球配副时涂层的磨损机制以粘着为主。干摩擦和水环境中2种Al2O3-13％TiO2涂层具有相似的磨损机制，都为粘着为主，但是磨损程度不同，常规涂层磨损较严重。涂层在水环境中的摩擦磨损性能优于干摩擦。(3)在高温环境中，纳米WC-12％Co Al2O3-13％TiO2涂层均表现出比常规涂层优异的抗磨性能，纳米WC-12％Co涂层的抗磨性能最优，在室温下的磨损机制是摩擦过程的机械抛光和轻微的摩擦化学反应。400℃时，磨损机制为表面切削及磨粒磨损。常规WC-12％Co涂层在从室温到400℃时的磨损表现为表面剥落的加剧。纳米和常规Al2O3-13％Ti0.涂层的磨损机制相似。室温时，涂层磨损非常轻微，表面仅有粘附的对磨材料；200℃和500℃时，磨损显著增大，磨损机制为不同程度的表面脆性剥落。以上研究结果为纳米涂层在苛刻条件下的摩擦学性能积累了重要的基础数据，为纳米涂层在耐磨领域的应用具有十分重要的理论指导意义和实际应用价值。