反應(yīng)氮弧熔覆TiN-TiB2-Fe基復(fù)合涂層組織與耐磨性研究.pdf

1、隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化程度的不斷提高，對(duì)農(nóng)業(yè)刀具的各方面性能要求越來越高。農(nóng)業(yè)刀具在實(shí)際生產(chǎn)中，刀具的磨損不僅導(dǎo)致刀具整體性能下降、工作阻力增加、油耗上升，而且頻繁更換刀具會(huì)延誤農(nóng)時(shí)、增大作業(yè)成本。因此，制備低成本、高壽命的農(nóng)業(yè)刀具以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化快速的發(fā)展需要具有重要意義。
　　為了提高農(nóng)業(yè)刀具的耐磨性，延長使用壽命，本課題采用反應(yīng)氮弧熔覆技術(shù)，利用WSME-630型氬弧焊機(jī)，以氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體和反應(yīng)氣體，在預(yù)涂Ti粉、BN

2、粉和Ni60粉的Q235基體上原位合成了TiN-TiB2/Fe金屬陶瓷復(fù)合涂層，利用KYKY-2800B型掃描電鏡、D/max-2500旋轉(zhuǎn)陽極X射線衍射儀、S-4800型冷場場發(fā)射掃描電鏡能譜分析儀、MH-6型顯微硬度計(jì)和HRS-2M往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)涂層的形貌、物相、硬度、耐磨性進(jìn)行了研究，優(yōu)化了工藝參數(shù)，分析了TiN-TiB2/Fe涂層的形成機(jī)理與耐磨機(jī)理。
　　研究了粘結(jié)相Ni60不同含量對(duì)涂層成型、顯微組織的影響，確

3、定了粘結(jié)相占比為40％左右時(shí)，涂層成形平整，組織均勻且沒有明顯缺陷，涂層耐磨性較佳。在電鏡觀察下，涂層可分為涂層區(qū)、結(jié)合區(qū)與基體區(qū)，涂層與基體在中間的結(jié)合區(qū)形成一個(gè)過渡帶，涂層與基體之間形成了良好的冶金結(jié)合。
　　采用單因素試驗(yàn)，研究了氮?dú)饬髁?、熔覆電流、熔覆速度?duì)涂層組織、涂層硬度及涂層摩擦系數(shù)的影響。結(jié)果表明，氮?dú)饬髁窟^低導(dǎo)致反應(yīng)粉末氧氣，流量過高會(huì)致使熔池飛濺不利于涂層成形。熔覆電流與熔覆速度主要影響熔覆過程中的熔覆溫度，溫

4、度過高導(dǎo)致熔池增大，基體熔化沸騰，大量Fe元素滲入涂層，硬質(zhì)顆粒被稀釋，不利于涂層性能提升。溫度過低導(dǎo)致原位合成反應(yīng)過慢甚至無法進(jìn)行，不利于TiN與TiB2的生成。獲得制備綜合性能良好涂層的工藝參數(shù)為:氮?dú)饬髁?0L/min，熔覆電流160A，熔覆速度2.5mm/s。
　　利用本研究獲取的最佳工藝參數(shù)，制備了最高硬度可達(dá)HV0.5980，耐磨性約為基體3.7倍的TiN-TiB2/Fe金屬陶瓷復(fù)合涂層，與常用65Mn鋼制農(nóng)業(yè)刀具的耐