金属间化合物复合涂层的制备及性能研究
本试验利用火焰喷涂.感应加热重熔复合工艺在45钢基体上制备了Fe-Al金属间化合物复合涂层，并对复合涂层的制备工艺、后续退火工艺、微观结构及力学性能和摩擦学性能进行了研究。具体步骤如下：
采用手工混料方法制备喷涂用混合粉料。然后火焰喷涂-感应加热重熔在45钢基体表面制备了Fe-Al金属间化合物复合涂层。
采用正交设计法对Fe-Al金属间化合物复合涂层进行退火后处理，设置显微硬度和质量磨损率两个指标；温度和时间两个影响因素。对退火后的涂层进行力学性能.显微硬度及摩擦学性能-质量磨损率测试。分析得到显微硬度的优化退火工艺为：退火温度750℃，保温时间1.5h；质量磨损率的优化退火工艺亦为：退火温度750℃，保温时间1.5h。从而得到Fe-Al金属间化合物复合涂层的优化退火工艺为：退火温度750℃，保温时间1.5h。通过对涂层的磨屑及磨损后试样表面形貌分析可知涂层的主要磨损机制开始为粘着磨损；随着摩擦磨损过程的进行，磨损机制转变为磨粒磨损。
采用X射线衍射仪(XRD)对Fe-Al金属间化合物复合涂层进行成分分析。结果表明，Fe-Al金属间化合物复合涂层中主要相为Fe-Al金属间化合物相(包括FeAl、Fe3Al及α-Fe相)和碳化物析出相。涂层中还存在少量Al、Fe的氧化物Al2O3、Fe2O3。
采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)研究Fe-Al金属间化合物复合涂层的组织。金相组织观察表明，退火后涂层组织更均匀，且涂层与45钢基体呈冶金结合。由SEM二次电子相及背散射电子相分析知：Fe-Al金属间化合物复合涂层组织分为固溶体区(包含金属间化合物的固溶体区和不包含金属间化合物的固溶体区)、条块状析出物区、氧化物区、孔隙区。
采用透射电子显微镜(TEM)进一步确定Fe-Al金属间化合物复合涂层的相组成。TEM分析知涂层中的主要相为：金属间化合物相如Fe3Al、FeAl及α-Fe；碳化物相如Cr23C6；氧化物相如Al2O3。另外，涂层中有位错等缺陷，还观察到涂层中的位错塞积及交滑移等位错运动现象。
本试验在45钢基体上制得Fe-Al金属间化合物复合涂层，并对其力学性能、摩擦学性能及显微结构和相组成进行了研究。期望使Fe-Al金属间化合物复合涂层代替Ni基、Co基自熔合金涂层，从而节约战略金属Ni、Co。本文为将来Fe-Al金属间化合物复合涂层的生产应用提供了一定的理论基础。
火焰喷涂;复合涂层;X射线衍射仪;重熔复合工艺
中国海洋大学
硕士
材料物理与化学
刘英才
2009
中文
TG174.442
53
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）