【摘 要】
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采用热喷涂技术在工件表面制备涂层能够延缓工件的失效破坏。然而,基于热喷涂层沉积原理,在喷涂层内部不可避免地存在气孔和微裂纹等缺陷,喷涂层和基体之间结合也比较差。喷涂层的这些特点,在很大程度上限制了热喷涂技术的应用。尤其是在一些苛刻服役条件下,比如循环载荷、冲击和腐蚀环境,仅仅通过热喷涂的方式对工件进行表面改性,工件仍难以满足服役要求,因此有必要探索出一种有效的工艺方法对喷涂层做进一步处理,弥补喷涂
【基金项目】
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国家自然科学基金（51675158）； 河北省基金（E2016202325）；
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采用热喷涂技术在工件表面制备涂层能够延缓工件的失效破坏。然而,基于热喷涂层沉积原理,在喷涂层内部不可避免地存在气孔和微裂纹等缺陷,喷涂层和基体之间结合也比较差。喷涂层的这些特点,在很大程度上限制了热喷涂技术的应用。尤其是在一些苛刻服役条件下,比如循环载荷、冲击和腐蚀环境,仅仅通过热喷涂的方式对工件进行表面改性,工件仍难以满足服役要求,因此有必要探索出一种有效的工艺方法对喷涂层做进一步处理,弥补喷涂层结构和性能上的缺陷,从而充分发挥涂层的潜力,大幅度延长工件的服役寿命。重熔处理能够有效减少甚至消除喷涂层内部微观缺陷,改善喷涂层与基体之间的界面结合状况,从而提升喷涂层的性能。因此,本文采用等离子喷涂的方法在调质态AISI 1045钢环表面制备了NiCrBSiNb喷涂层并且对其进行了感应重熔处理,制备了感应重熔层。在此基础上,研究了感应重熔处理对涂层组织结构和力学性能的影响。结果表明,感应重熔后,涂层组织得到改善,气孔和裂纹基本被消除,涂层的致密度得到大幅度提高;涂层与基体之间的界面结合形式由机械结合转变为冶金结合;除Fe3C、Ni3Si、Cr23C6等强化相外,Nb C在涂层中原位析出,与基体具有良好的共格关系;感应重熔后,涂层的力学性能得到提高,涂层的显微维氏硬度由780 HV0.1提升到1350 HV0.1,增幅为73.1%;弹性模量由158 GPa提升到236 GPa,增幅为49.4%;断裂韧度也由1.23 MPa·m1/2提高到28.2 MPa·m1/2。此外,本文分别采用摩擦磨损试验和滚动接触疲劳试验机研究了感应重熔对NiCrBSiNb涂层摩擦学性能的影响,结果表明,重熔处理有利于提升涂层的磨损性能,同种磨损条件下重熔层的磨损破坏均轻于喷涂层;另外,经重熔处理后涂层的接触疲劳性能也得到提升,涂层的疲劳寿命大幅度延长,并且涂层的疲劳失效形式由界面分层转为点蚀和剥落。最后,分别采用腐蚀浸泡试验和电化学腐蚀试验研究了重熔处理对NiCrBSiNb涂层耐腐蚀性的影响,结果表明,在1 mol/L H2SO4溶液以及1 mol/L HCl溶液中浸泡时,重熔层的腐蚀破坏均轻于喷涂层;另外,电化学腐蚀试验结果表明,重熔层的腐蚀电位高于喷涂层,而腐蚀电流密度低于喷涂层,电化学阻抗谱拟合结果表明,重熔层的电阻明显高于喷涂层。总体说来,感应重熔层的耐腐蚀性能明显优于等离子喷涂层。
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