Ni₃Al型金属间化合物涂层中原位自生的M₇C₃型碳化物及涂层耐磨性研究

袁建鹏^1,2,3，于月光^1,3,4，王玉^3,4

1. 北京矿冶研究总院2. 东北大学3. 北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心4. 特种涂层材料与技术北京市重点实验室

摘 要：本文针对工业高温高耐磨的防护需求,研究一种原位自生Cr_xC_y碳化物增强Ni₃Al金属间化合物涂层,替代现有的Ni Cr-Cr₃C₂涂层。研究中采用真空雾化工艺制备了碳化物体积含量70%的一种原位自生碳化物的Ni₃Al型金属间化合物粉末,通过HVOF喷涂工艺制备涂层。借助扫描电镜和X射线衍射等手段,研究粉末与涂层的显微组织、相成分及碳化物分布形貌。结果表明,粉末和涂层中的碳含量均与设计保持一致;粉末以及涂层中的显微组织均主要由（Ni,Cr）₃Al+M₇C₃型碳化物相组成,且粉末和涂层中的两相比例基本一致;其中弥散分布的原位自生M₇C₃型碳化物呈条片状,X射线衍射配合电子能谱分析显示该碳化物为（Cr,Al）₇C₃;测试并比较了研制涂层与商用Cr₃C₂-Ni Cr涂层的硬度和滑动摩擦磨损性能,当温度升高到700℃,研制涂层的显微硬度几乎没有变化;含有原位自生的M₇C₃型碳化物的Ni₃Al型金属间化合物涂层拥有比Cr₃C₂-Ni Cr涂层更低更稳定的摩擦系数、更好的磨损抗力以及与对磨副更佳的相容性,尤其高温耐磨性表现优异;研制涂层中片状条状M₇C₃型碳化物颗粒有效阻碍磨粒的显微切削运动,对摩擦副形成了很好的保护作用,显著改善了耐磨性。该涂层在高温对磨条件下具有很好的潜在应用价值。

关键词：Ni₃Al金属间化合物;高温耐磨涂层;原位自生碳化物;高温摩擦磨损;