Si含量对激光熔覆FeCrNiCSi_(x)涂层组织结构及高温摩擦性能的影响OA北大核心CSTPCD

目的研究不同Si含量对Fe基涂层组织结构及高温摩擦磨损性能的影响规律,为延长高温环境下冶金部件的服役寿命提供技术支持。方法选用铬粉、硅粉、镍粉、碳粉、铁粉(纯度均大于等于99%),配制不同Si含量(质量分数分别为5%、10%、15%)的FeCrNiCSi_(x)粉末,在配制完成后使用行星球磨机混合粉末,采用激光熔覆技术制备不同Si含量(质量分数分别为5%、10%、15%)的FeCrNiCSi_(x)涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和其自带能谱仪(EDS)分析涂层的物相组成、显微组织和元素分布;利用维氏显微硬度计分析涂层的截面显微硬度分布规律;采用摩擦磨损试验机测试涂层在温度500℃、载荷200 N下的摩擦因数,称量磨损实验前后的质量差,计算磨损率;通过SEM观察磨痕形貌,分析涂层磨损机理。结果质量分数为5%的Si涂层物相主要是γ-Fe和Fe-Cr固溶体,显微组织由树枝晶和等轴晶组成。质量分数为10%、15%的Si涂层的物相主要为Fe_(3)Si、Fe-Cr固溶体,显微组织主要由等轴晶组成。质量分数为5%、10%、15%的Si涂层的显微硬度分别为301.3HV0.5、576.6HV0.5、598.5HV0.5,摩擦因数分别为0.61、0.50、0.47,磨损率分别为3.10×10^(-5)、5.90×10^(-5)、7.39×10^(-5)g/m。结论随着涂层中Si含量的升高,涂层的摩擦因数降低,显微硬度和磨损率升高。其中,Fe_(3)Si相的产生使得涂层的平均显微硬度提高,由于Fe_(3)Si相的脆性较大,剥落程度较严重,导致涂层的磨损率上升。综合评判可知,质量分数为10%的Si涂层的高温耐磨最优,其磨损形式为磨粒磨损。