Ni元素对等离子喷涂铁基涂层组织和摩擦磨损性能的影响①

张海瑜，王芙蓉，2，，杜双明，曾志翔，蔡 辉，刘二勇

（1．西安科技大学 材料科学与工程学院，陕西 西安710054；2．西安重装铜川煤矿机械有限公司，陕西 铜川727000；3．中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波315201）

铝合金具有密度小、比强度大、抗冲击性好等优点，是汽车轻量化的优选结构材料［1］，但耐磨性差等缺陷制约了其在发动机缸体等苛刻磨损部件的应用［2］。等离子喷涂是最广泛采用的热喷涂技术，因取材范围广、沉积效率高等优势，用于制备各种功能涂层，如防腐蚀、抗磨损、抗热障涂层等，在航空航天、机械和汽车等领域获得广泛应用［3］。铁基涂层成本低廉，且摩擦磨损性能优异，广泛用于铝发动机等离子喷涂［4］。但是，喷涂层普遍存在孔隙、氧化物夹杂、裂纹等缺陷［5］，且低合金的铁基涂层还存在硬度低、耐磨性差等问题，不足以满足苛刻工况发动机部件的工作需求。采用合金化技术向铁基涂层加入增强相或合金元素，可有效提高涂层的综合性能［6］。其中，Ni元素具有良好的韧性和耐蚀性［7］，还可以抑制钢铁的氧化过程［8］。有关研究同样表明Ni元素可有效改善铁基涂层性能［9－10］，但目前较少涉及铝发动机喷涂铁基涂层的结构与性能研究。

本文在课题组热喷涂XPT-512铁基涂层基础上，进一步采用等离子喷涂技术在ZL109铝合金表面制备不同Ni含量的XPT-512铁基涂层，系统研究Ni元素对铁基涂层微观结构、硬度及不同工况（干摩擦／油润滑）下摩擦磨损性能和磨损机理的影响，以期为铝发动机防护技术的发展提供借鉴。……