第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

237 / 2020-09-23 11:07:01

16Mn钢基板Co基涂覆层的摩擦学性能研究

涂层；摩擦系数；磨损形貌；磨损机理

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16Mn钢作为常用的低合金结构钢，在各种重要的工业应用场合均面临摩擦磨损问题，因此，在其表面制备涂层以增强耐磨减摩性能，具有重要的研究意义及应用价值。本文通过激光熔覆和等离子堆焊的方法在16Mn基板表面制备涂层，利用UMT-3摩擦磨损试验机研究了16Mn基板和其表面制备的Co基涂覆层在10 N、20 N、30 N这3种不同载荷下的摩擦学性能，同时分析了对磨副YG6小球表面的磨损演变规律，并应用三维光学轮廓仪（3D-OM）和电子扫描显微镜（SEM）对磨损表面深入研究，探讨磨损机理。结果表明：激光熔覆层和等离子堆焊层在相同试验条件下的耐磨减摩性能均高于16Mn基板，其中在稳定阶段摩擦因数与16Mn基板相比，最大分别减小44.55%和42.31%，而沿滑动方向上磨痕宽度则最大分别减少了23.86%和38.25%，且减摩性能都较稳定。此外，摩擦系数的变化规律与涂覆工艺、表面状态和法向载荷等条件有关。其中激光熔覆层的摩擦系数曲线可分为上升、下降和稳定三个阶段，且上升阶段的极大值比稳定阶段数值分别高0.095、0.130和0.190，而等离子堆焊层和16Mn基板则无明显的下降阶段。往复滑动摩擦过程中，磨粒磨损、氧化磨损起主导作用；16Mn基板有摩擦磨损机制主要为磨粒磨损与较为严重的氧化磨损；等离子堆焊层磨痕形状较为平滑，主要以磨粒磨损为主；激光熔覆层由于磨痕中微坑及孔洞的存在，表面磨损程度最小，主要表现为轻微磨粒磨损。