《前驱体碳化等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层组织与性能研究》
发布时间:2015-03-24

《前驱体碳化等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层组织与性能研究》

刘均波曹光明于金伟王立梅于加洋崔大伟韩芳

2011年山东省科技进步三等奖

 

该项目为山东省2007年科学技术发展计划项目,采用前驱体碳化复合技术制备了等离子熔覆复合粉末,并用该粉末在钢铁表面制备了等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层。该成果主要进行相关的基础理论研究,主要包括:

前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层快速非平衡反应热力学:合成相种类及其与体系成份参数和粉末参数的关系;等离子熔覆原位合成快速非平衡反应条件下金属相组成形成条件;

前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层快速非平衡反应动力学:前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层快速非平衡反应过程及机理;反应动力学行为表征及其与体系成份参数和粉末参数的关系;

前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层过程中硬质相快速非平衡反应合成与析出(长大)行为:硬质相碳含量、形核及长大机理及其与体系成份参数粉末参数的关系;

前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层组织结构及形成机理:涂层结构、相组成、分布、形态及取向特征等;涂层组织结构——体系反应行为——体系成份参数和粉末参数三者之间的印证关系。

前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层室温与高温耐磨性及磨损机理;

前驱体碳化复合等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层高温抗氧化性和高温组织稳定性。

经鉴定和验收可知,研究的熔覆涂层熔覆涂层成分均匀,内部致密,无气孔疏松,与基体呈冶金结合,结合层厚度均匀;其硬度、耐磨性、耐腐蚀性能等可按照用户使用要求确定,硬度可在20HRC-68HRC范围内任意调节;熔覆涂层厚度根据用户使用要求可在0.5-2.0mm范围内任意调节;熔覆涂层表面平整,粗糙度低于堆焊层,鉴定时取样检测结果如下:

硬度:HV0.2=570-780(相当于HRC62-64);

室温耐磨性:是基体材料Q235钢的10-15倍;

高温耐磨性:是基体材料Q235钢的2-3倍;

抗高温氧化性:是基体材料Q235钢的1.5-1.9倍;

创新之处:

(1)利用前驱体碳化复合技术制备出等离子熔覆高铬铁基耐磨涂层复合粉末,解决了目前等离子熔覆原位合成粉末在高速等离子束流作用下容易分离,造成体系反应不完全,涂层质量不够稳定的问题。

(2) 利用等离子熔覆原位合成技术获得高铬高碳铁基耐磨涂层,既有较高的硬度,又有很好的强韧性,使得等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层具有优异的室温和高温耐磨性、良好的高温抗氧化性。

(3) 通过等离子熔覆原位合成技术工艺优化得到等离子熔覆原位合成高铬铁基耐磨涂层复合粉末最佳成分。

此项目成果投资小、见效快,本项目不但具有很高的经济效益更有良好的社会效益,提高了产品质量和劳动生产率,大大节约了能量消耗。此项技术的推广会给全国性节能工作做出突出的贡献,具有很好的推广应用前景。该项目技术可为其他表面改性技术提供有利的理论依据和技术参考,可扩展到其他相关领域。