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本文通过采用超音速电弧喷涂技术制备了五种涂层,比较了这五种涂层在磨粒磨损和冲蚀磨损条件下的性能,并进行了孔隙率、显微硬度、热震、结合强度等相关性能试验。通过对结果的比较,我们采用了其中综合性能较好的LX88A涂层,研究了不同喷涂工艺对涂层各项性能的影响。
各涂层性能试验结果表明,LX88A涂层具有优于其它涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度和磨粒磨损性能,而两种45CT合金丝材则具有相对较好的耐冲蚀磨损性能。
在LX88A涂层的工艺性能研究中,我们发现了涂层的性能随电弧功率的降低而涂层性能微弱增加的规律。分析可知,这主要是由于在电流降低的情况下,送丝速度降低,喷涂粒子的总数随之降低,而燃气流速不变,这就导致了单个粒子速度的提升,因而提升了涂层的整体性能。
试验中,45CT(国产)、SAM、LX34三种涂层表现出与基材较大差别的热膨胀系数,在不使用打底涂层的情况下无法形成结合牢固的涂层,但是在存在NiAl或者NiAlTi打底涂层的情况下,原涂层的综合性能,尤其是抗热震性能,获得了显著的提升。试验中制备的五种涂层都具有较低的涂层孔隙率,与基体的结合方式都为机械结合,结合强度值和涂层孔隙率均优于普通电弧喷涂。
通过采用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜等技术研究了涂层的微观结构,得出了LX88A涂层在磨损试验中总的失效形式为切削磨损,而基材20g的失效形式为塑性材料的塑性变形和疲劳磨损。涂层在冲蚀磨损试验中,当冲蚀角度为30°时,涂层显现以切削磨损为主的失效形式,当冲蚀角度为90°时,磨粒对涂层的锤击效应加剧,涂层失重量因此增加了一倍以上。磨粒磨损试验中,涂层的失重量随载荷的增加而显著增加,而在磨粒总质量相同时,磨粒粒度的变化对失重量的影响不明显。