79 / 2021-05-19 13:32:00

激光织构+激光熔覆两步法制备宽温域自润滑涂层及其摩擦学性能提升

高温、高速、高真空、强氧化等苛刻环境下工作的航空航天、冶金、化工、热核等工业机械装备的关键基础件，其摩擦、磨损及润滑问题直接影响到装备运行稳定性与安全可靠性，也是目前制约我国许多高端技术领域关键装备发展的技术瓶颈之一。针对极端苛刻条件下，润滑油脂容易干燥、蒸发、分解或固化等失效问题以及关键零部件“结构—功能”一体化的需要，采用先进的表面防护技术在关键基础件表面制备具有自润滑功能的复合材料涂层，为上述问题提供了极其有效的解决方案。为了避免固体润滑剂在激光制备过程中分解，提高激光熔覆自润滑复合涂层的润滑稳定性，采用激光织构+激光熔覆两步法制备了一种新型多层结构宽温域金属基自润滑复合涂层，该多层结构由激光织构层(LTL)、润滑层（LL）和激光熔覆密封层(LSL)组成。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱以及宽温域 (室温、200◦C、400◦C和800◦C)干滑动摩擦磨损试验，研究了该多层结构多层结构宽温域金属基自润滑复合涂层的微观组织、物相和摩擦学性能。探讨了NbC与CrS之间的异质形核机制，明确了NbC与CrS之间的异质形核发生概率，并且确信位于表面织构层边缘区域的NbC作为异质相能够诱导润滑相CrS 形核，促使CrS在NbC周围及表面区域生长，提高宽温域自润滑涂层中的润滑相CrS的数量，有利的提升了涂层的润滑性能。研究结果有望为激光制备宽温域自润滑涂层熔体/颗粒界面控制及解决极端苛刻环境下的摩擦与润滑问题提供科学依据。