高Al青铜减摩涂敷层界面特性及摩擦学性能的研究

项目将一种对克服钣金镜面制品出现表面划痕、滑伤、拉裂等有良好效果的新型高铝（Al ≈ 14 wt. %）过共析铝青铜模具材料与热涂（熔）敷模具快速制备技术相结合，通过等离子热涂（熔）敷技术在不同基体基材上制备高铝青铜涂层，研究确定了涂层组织与涂层使用（力学、摩擦学）性能之间的最优匹配关系，从而为减摩高铝青铜热涂（熔）敷模具材料的工业化应用提供了技术基础。.采用稀土Ce脱氧的共装熔炼法及气雾水冷雾化制粉技术与热涂（熔）敷模具快速制备技术相结合，通过等离子涂层喷焊技术实现了不同基体基材上过饱和、易偏析过共析铝青铜模具材料涂层的制备。涂层形成α、γ2及β′相包围k相生长的细小组织，共析体(α+γ2)析出受到抑制，组织韧性好。涂层界面处产生冶金焊合效果，结合强度达347.1 MPa，涂层中析出大量富Fe的k相，表面硬度达301.7 HV。.涂层中Al元素及基体材料中Fe元素在界面及涂层中扩散特性是决定析出相к相数量、形态结构及涂层摩擦学性能的关键。铁基基体的Fe元素向涂层扩散、Al元素形成反向扩散，涂界面组织偏析严重，随涂层厚度增加，Fe元素扩散作用减弱，k相含量降低、颗粒分布间距增大，且向点状、细小树枝状转变。靠近基材的涂层中k相组织呈粗大树枝状分布，涂层与对摩件的组织相容性增加，以严重黏着磨损为主。随分隔层位置从基体到涂层纵深方向延伸， Fe元素含量下降，涂层在4 mm厚度处k相数量最低，摩擦系数和磨损率均降低, 黏着磨损受到抑制，主要磨损机理为磨粒磨损，涂层耐磨性能最好。.热扩散处理对优化涂层组织及摩擦学性能有显著作用。480℃热扩散处理的高铝青铜等离子喷涂涂层摩擦性能最稳定、有最低的磨损量，硬、软质相形态分布及Fe元素含量两种摩擦性能影响因素达到了有机结合，耐磨减摩性能最佳，磨损机制以磨粒磨损为主。.项目研究材料及工艺控制等相关成果已在钛合金/不锈钢管轧辊表面修复再制造领域进行了小试，成果对克服钛合金/不锈钢制管表面滑伤表现也了优异的性能，轧辊修复再制造后利用率提高，制造成本下降。