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本文通过添加二硫化钼粉末,采用侧向同步送粉方式的激光熔覆技术,用CO2激光器在20CrMo钢基材表面实现了MoS2/Ni复合涂层的制备和在TC4合金表面实现了MoS2/Ti复合涂层的制备。对所制备的复合涂层材料,使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对激光熔覆层进行组织、成分及物相表征。用MICROMET5103型显微硬度计测量涂层硬度,MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机对涂层的摩擦性能进行测试。
MoS2/Ni复合涂层该涂层主要由γ-Ni、Cr2Ni3、NiS、Ni2Si、CrS,及少量的Mo3O、MoS2物相组成。涂层结构主要为胞状共晶组织,沿着胞状共晶组织界面附近分布着Ni、Mo等合金元素与MoS2反应的共晶组织,在低含量MoS2下,复合涂层具有较好的耐磨减摩性能,随MoS2含量增加到8%时,复合涂层硬度显著下降,虽然摩擦系数呈降低趋势,但磨损量显著下降,涂层耐磨性变差。
MoS2/Ti基自润滑涂层结构主要显现为胞状晶、树枝状及颗粒状晶体组织,其中,TC4/Ni/MoS2激光涂层组织主要物相有NiTi2、CrTi4、α-Ti、β-Ti、NiTi4O、TiS,同时含有少量的MoV2S4、MoS2等,而TC4/CO/MoS2激光涂层涂层主要物相位有CO2Ti4O、α-Ti、TiC、TiC0.51N0.12、MoC、TiN、Cr3Ti3O、TiS等。
激光熔覆TC4粉末的硬度比TC4板材基体硬度稍高,而TC4/Co/MoS2和TC4/Ni/MoS2激光涂层熔覆区硬度比TC4板材基体有了明显的提高。摩擦磨损性能表明,TCA/Co/MoS2和TC4/Ni/MoS2复合涂层摩擦系数比TC4激光涂层有了较大减小,而且随添加MoS2含量的增多,涂层摩擦系数有着减小的趋势,对比TC4激光涂层和复合涂层磨损量,复合涂层的磨损量有了极大的减小,其中TC4/Co/MoS2耐磨性至少提高6倍,而TC4/Ni/MoS2耐磨性至少提高10倍,TC4/Ni/MoS2涂层比TC4/Co/MoS2涂层具有更好的耐磨减摩性。