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304不锈钢激光熔覆Co-Ti3SiC2自润滑复合涂层微观组织与摩擦学性能

为提高304不锈钢的自润滑耐磨性能，采用激光熔覆同步送粉法成功在304不锈钢上制备出自润滑耐磨涂层，熔覆粉末配比为纯Co、Co-2%Ti₃SiC₂和Co-8%Ti₃SiC₂(wt.%)。借助扫描电子显微镜(SEM)，能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆涂层进行表征，系统地研究304不锈钢与涂层在室温和600℃下的摩擦学性能与磨损机理，结果表明：激光熔覆Co-Ti₃SiC₂涂层的平均显微硬度高于基体（240.3HV_0.5），分别为285.7HV_0.5、356.3HV_0.5和463.8HV_0.5，其主要由连续基体γ-Co固溶体，硬质相Fe₂C、Cr₇C₃和TiC，润滑相Ti₃SiC₂组成。在室温下，基体和涂层的摩擦系数分别为0.56、0.62、0.68和0.42，涂层的磨损率分别为9.15×10^-5、7.81×10^-5 、4.66×10^-5 mm³/(N·m)，均大大低于基体（66.42×10^-5 mm³/(N·m)）；在高温下，基体和涂层的摩擦系数分别为0.66、0.54、0.52和0.46，涂层磨损率分别为37.79×10^-5、35.6×10^-5、18.83×10^-5 mm³/(N·m)，均低于基体（41.3×10^-5 mm³/(N·m)）；在室温和600℃下，涂层具有高于304不锈钢基体的显微硬度，且Co-8%Ti₃SiC₂涂层呈现出最好的自润滑耐磨性能。该研究发现在低掺杂量下，Ti₃SiC₂依然能形成较好的润滑及耐磨效果，拓展了这类层状MAX相固体润滑剂的材料体系。