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hBN包覆改性对NiCr-Cr3C2-hBN涂层结构及摩擦学性能的影响

在航空、航天、冶金、电力、石化等领域，零件表面的高温摩擦磨损性能是影响装备寿命的重要因素，在关重零部件表面制备宽温域耐磨自润滑涂层是强化装备零件的重要手段。hBN因与石墨具有类似的六方晶体结构，层间剪切力弱能实现滑移减摩，且高温下不易分解氧化^[1]，一直以来被视为优良的宽温域自润滑材料，但其与大多数金属陶瓷之间的润湿性差^[2]，制备出的复合材料难以满足高性能需求，导致hBN在表面涂层领域未得到广泛应用。为改善hBN的表面相容性和润湿性，制备高质量宽温域耐磨自润滑涂层，本研究在hBN表面磁控溅射了100~200nm的镍层，并利用自研高效能超音速等离子喷涂系统制备了25NiCr-72Cr₃C₂-3hBN@Ni涂层和25NiCr-72Cr₃C₂-3hBN涂层。对比发现hBN包覆后涂层内部更致密，各相之间结合更好，涂层孔隙率从3.7%下降至0.6%，涂层室温硬度从850HV提升至1020HV。室温下，hBN包覆后涂层摩擦系数略有降低，从0.55降低至0.49，耐磨性显著提升，磨损率从1.65×10^-4/mm³·N^-1·m^-1降低至4.39×10^-5/mm³·N^-1·m^-1，随着温度从室温升高至800℃，摩擦系数由0.49降至0.3，磨损率稳定在10^-5/mm3·N^-1·m^-1左右。由此可见，25NiCr-72Cr₃C₂-3hBN@Ni涂层在25℃至800℃温度区间能够有效耐磨减摩，为宽温域摩擦工况下零部件的性能提升和寿命延长提供了新选择。