硼化物覆层的制备及其性能的研究.pdf

硼化物覆层的制备及性能研究摘要本文采用在三元硼化物基金属陶瓷表面铸造钢水法(TF)和在压坯体表面铸造钢水法(PF)成功制备出硬质覆层为三元硼化物基金属陶瓷、基体为65Mn钢且界面结合良好的覆层材料。对硬质覆层材料的微观结构和性能进行了研究。用TF工艺成功制备出硬质覆层材料并研究了其微观结构和性能。覆层材料的硬质覆层的组成成分是由三元硼化物基硬质相M02FeB2和粘结相体心立方&铁组成。覆层材料在界面区域有一较大的扩散区,覆层材料的界面结合良好。,采用三点弯曲法测量得到硬质覆层的界面结合强度为485MPa,断裂发生在界面偏向于硬质覆层一侧,说明硬质覆层的界面结合良好。计算并测量了硬质覆层的残余应力。硬质覆层中的应力随覆层和基体热膨胀系数差的增大、弹性模量和泊松比的增大而增大;覆层中应力的大小依赖于覆层和基体厚度比、弹性模量的比。研究了硬质覆层材料的磨损性能。硬质覆层材料在高温和润滑情况下的摩擦系数和磨损量小于室温无润滑情况下的摩擦系数和磨损量,同时,摩擦系数的波动也小于室温无润滑情况下摩擦系数的波动。硬质覆层材料与45钢摩擦产生的摩擦系数随载荷的增大而增大,但增大的幅度较小。硬质覆层材料的磨损量随载荷的增大而增大。在热力学分析的基础上用PF工艺成功制各出硬质覆层材料并研究了其微观结构和性能。通过热力学分析,在理论上证实了用PF工艺制各三元硼化物基硬质覆层材料的可行性。同TF工艺制得的硬质覆层一样,其组成成分也是由硬质相三元硼化物和粘结相体心立方&铁组成,硬质相是在浇注过程中原料粉末通过吸收钢水的热量原位反应生成的。覆层材料在界面区域有一较大的扩散区,覆层材料的界面结合良好。硬质覆层的平均硬度为77,1HRA。采用三点弯曲法衡量了硬质覆层的界面结合强度,结果表明,裂纹是从硬质覆层的表面产生到达界面附近即停止扩展,而不是沿界面扩展,说明硬质覆层的界面结合良好。关键词:三元硼化物:覆层材料;残余应力:磨损DEVELOPMENTOFBORIDECLADDINGMATERIALANDSTUDYONITSPROPERTIESAbstractBoridebasedcladdingmaterialsonsteelsubstrate(65Mn)havebeendevelopedusingcastingliquidsteelontheboridebasedcermettechnique(TF)andcastingliquidsteelonthecastsheettechnique(PF).,,thebondingstrengthintheinterfaceusingthree—,withhigherelasticmodulusandPoisson’,