碳化铬基自润滑耐磨涂层材料的制备及表征

Vol.39,No.2 2021年2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization©试验研究超音速火焰喷涂碳化锯-碳化铸涂层的制备与性能分析舒琴，何建洪，丁晋，高芸，熊勇（中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，贵阳550014）摘要：碳化銘■-碳化鸽涂层属于碳化物类耐磨涂层，最高使用温度可达7009。

超音速火焰喷涂技术已广泛应用在碳化物类耐磨涂层的制备中。

本文通过超音速火焰喷涂制备碳化辂-碳化鸽涂层，通过扫描电镜、XRD能谱对比分析超音速火焰喷涂碳化俗-碳化鸽涂层的优势，并检测超音速火焰喷涂碳化辂-碳化铸涂层的显微组织、显微硬度、拉伸结合强度；结合Image Pro Plus软件和金相对比法，检测涂层的孔隙率；分析超音速火焰喷涂工艺参数对涂层的组织、硬度、结合强度的影响，为超音速火焰喷涂碳化洛-碳化铸涂层提供喷涂工艺参数和性能指标。

关键词：超音速火焰喷涂；碳化钻■-碳化鸽涂层；耐磨涂层；工艺参数中图分类号：TG178文献标识码：A文章编号：1008-9500（2021）02-0003-03DOI:10.3969/j.issn.l008-9500.2021.02.002Analysis on Preparation and Properties Of high Velocity Sprayed WC-CrC CoatingsSHU Qin,HE Jianhong,DING Jin,GAO Yun,XIONG Yong(AECG-Guizhou Liyang Aero-engin Corp.,Guiyang550014,China)Abstract:The WC-CrC coatings is wear resistance coating of carbide class,it's highest application temperature can be reached700°C.High velocity oxy-fuel(HVOF)technology has been widely used in preparation wear resistance coating of carbide class.In this paper,WC-CrC coatings were prepared by HVOF,and the advantages of supersonic flame spraying WC-CrC coatings were compared and analyzed by scanning electron microscope and XRD energy spectrum,and the microstructure,microhardness and tensile bonding strength of HVOF WC-CrC coatings were tested;the porosity of the coating was detected by combining the Image Pro Plus software and the gold contrast method;the influence of HVOF process parameters on the structure,hardness and bonding strength of the coating was analyzed,and the spray process parameters and performance indicators were provided for HVOF WC-CrC coatings・Keywords：HVOF;WC-CrC coating;wear resistance coating;technological parameter热喷涂技术是利用高速气流将涂层材料加热到熔融或半熔融状态，以一定速度喷射沉积到工件表面的一种增材制造技术，用于提高零件表面的耐腐蚀、耐高温、耐磨损、强度等性能，热喷涂技术有火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等方法，大量应用在航空航天、汽车、石油化工和复合材料等领域叫随着喷涂技术的不断发展，其逐渐衍生出超音速火焰喷涂、高能等离子喷涂、冷喷涂等技术，超音速火焰喷涂技术起源于20世纪80年代初期，因其独特的喷枪和喷嘴结构，焰流速度大于1500mm/s,喷涂时粉末轴向送入高速焰流，将粉末粒子加热至熔融或半熔融状态以近800mm/s 的磁撞击工件表面，适宜制备易氧化的涂层。

底层粉末粒径对碳化铬-镍铬铝钇涂层性能影响何斐中国航发常州兰翔机械有限责任公司 江苏常州 213022摘要：某中间扩散机匣零件局部表面需喷涂碳化铬-镍铬铝钇涂层以提高其耐磨性能，分别选用两种粒径（53~106μm及23~53μm）的镍铬铝钇粉末作为该涂层底层，并采用爆炸喷涂方法进行底层及面层的喷涂加工，利用扫描电镜（SEM）、显微硬度计和电子拉伸试验机对不同粒径底层粉末喷涂制备的涂层金相组织、组成成分、硬度以及结合强度进行分析比较。

结果表明：两种粒径镍铬铝钇粉末制备的碳化铬-镍铬铝钇涂层性能均能达到技术要求，相较而言，较细粒径粉末制备的镍铬铝钇底层厚度均匀性较好，且未熔颗粒及界面污染含量稍低，而较粗粒径粉末喷涂后形成的底层凸起会产生遮挡效应，影响了底层与面层之间的界面结合，表现为粗粒径粉末制备的涂层结合强度为39.7MPa，硬度为598.1HV；而细粒径粉末制备涂层结合强度可达58.7MPa，硬度为615.9HV。

关键词：爆炸喷涂；镍铬铝钇底层；粉末粒径1 序言某航空发动机中间扩散机匣基体材料为K438高温合金，其局部表面需喷涂碳化铬-镍铬铝钇涂层以提高耐磨性能。

碳化铬-镍铬铝钇涂层是一种常用的高温耐磨涂层，它不仅具有很强的耐磨性能，同时还有优良的抗热腐蚀和抗氧化性能，最高工作温度可达870℃，能够满足零件在高温、剧烈振动等工作环境下的性能要求。

爆炸喷涂是一种先进的致密涂层制备技术，其气流温度高（达3500~4000℃）、冲击力大、粉末飞行速度快（达1200~1500m/s），制备的涂层具有片层状、结构细小、结合力强及孔隙率低等优点[1-3]。

因此，在中间扩散机匣的正式工艺中，采用了爆炸喷涂方法对该零件进行碳化铬-镍铬铝钇涂层的制备，并进行了多批次零件的生产加工。

然而，在发动机研制前期试车过程中，部分中间扩散机匣碳化铬-镍铬铝钇涂层出现不同程度的开裂、剥落现象，失效分析发现涂层剥落处界面存在大尺寸镍铬铝钇底层残留，且底层局部存在较大未熔颗粒，初步结论为底层粉末粒径过大所致。

镍基合金―碳化铬复合涂层耐磨特性的研究摘要：本文研究了一种新型的镍基合金―碳化铬复合涂层的耐磨特性。

通过热喷涂和等离子喷涂技术，在不同的工艺条件下制备了不同类型的复合涂层，采用摩擦磨损试验和磨耗试验研究了这些涂层的耐磨性能。

结果表明，所制备的复合涂层具有优异的耐磨性能，在高温、高压、高速等恶劣环境下具有较高的稳定性和可靠性，可以广泛应用于各种工业领域。

关键词：镍基合金、碳化铬、复合涂层、耐磨性能Introduction：镍基合金和碳化铬是两种重要的材料，在材料科学和工业生产中被广泛应用。

镍基合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，应用广泛于航空、航天、能源等领域；碳化铬则以其高硬度、高耐磨性能而被应用于机械、汽车、工具制造等领域。

为了充分发挥这两种材料的优点，研究开发一种新型的镍基合金―碳化铬复合涂层，具有优异的耐磨性能，对于提高材料的使用寿命和性能有着重要意义。

Experimental：本研究采用了热喷涂和等离子喷涂技术制备了不同类型的镍基合金―碳化铬复合涂层，其中热喷涂采用了喷焊和喷涂两种方法，等离子喷涂采用了超声波助焊和离子注入等方法。

随后通过摩擦磨损试验和磨耗试验评估了这些涂层的耐磨性能。

Results：所制备的镍基合金―碳化铬复合涂层均具有较好的耐磨性能，其中热喷涂合成涂层的耐磨性能优于等离子喷涂合成涂层。

在高温、高压、高速等恶劣环境下，涂层仍然能够保持较高的稳定性和可靠性。

研究表明，所制备的镍基合金―碳化铬复合涂层在工业领域有广泛的应用前景。

Conclusion：本文研究了一种新型的镍基合金―碳化铬复合涂层的耐磨特性，通过热喷涂和等离子喷涂技术制备了不同类型的复合涂层，并采用摩擦磨损试验和磨耗试验评估了它们的耐磨性能。

结果表明，所制备的复合涂层具有优异的耐磨性能，在高温、高压、高速等恶劣环境下具有较高的稳定性和可靠性，可以广泛应用于各种工业领域。

进一步分析发现，所制备的镍基合金―碳化铬复合涂层具有较高的硬度和耐磨性能，这是由于合成涂层中的碳化铬颗粒可以形成刚性的结构，在摩擦和磨损过程中，有效防止了材料表面的塑性变形和剥蚀。