Fe3Al 金属间化合物合金具有密度低、优良的抗氧化性、抗硫化性和较高的高温强度 , 且不含贵重合金元素 , 是一种具有良好技术经济性的高温合金。研究发现 , 常温下 Fe3Al 合金在水环境下的磨粒磨损性能与其表层氢含量和有序结构类型有 。颗粒相的加入改善了 VC 和 TiC 颗粒增强Fe3Al 基合金的组织和性能 。但 Fe3Al 合金的本质脆性使其工业应用受到极大限制 , 鲜有 Fe3Al 合金用于金属构件的高温表面防护方面的报道 。为开拓其在涂层防护方面的新应用领域 , 充分发挥Fe3Al 合金的优良高温特性 , 本文作者研制出一类新型粉芯丝材 , 通过高速电弧喷涂的快速冶金反应生成高致密度的 Fe3Al 合金涂层和以 Fe3Al 金属间化合物合金为基的复合材料涂层 ———Fe3Al/ WC ,用于金属结构的高温冲蚀和耐磨防护。
1 实验
热喷涂材料为自制的 Fe3Al 和 Fe3Al/ WC 新型粉芯丝材 , 试样基体材料为 20 g 钢。将 Fe3Al 和 Fe3Al/ WC 粉芯丝材用 HAS 01 型高速电弧喷涂设备进行喷涂 , 工艺参数为 : 喷涂电压 32 V , 喷涂电流 120～180 A , 喷涂距离 250～300mm , 雾化压力 0. 40～0. 43 MPa。
涂层组织和微区成分分析分别在 CSM 950 型扫描电子显微镜 (SEM) 和 TRACOR Northern 型能谱仪(EDS) 上进行。涂层相结构分析在 D/ max RB 型X 射线衍射仪 (XRD) 上进行 , 衍射条件为 : CuKα ,加速电压 40 kV , 束流 80 mA。高温滑动磨损试验在中国科学院金属研究所的GW/ ML MS 型高温销盘摩擦磨损试验机上进行 ,试验机结构如图 1 所示 。下试样为盘状试样 , 尺寸为 d 60 mm ×6 mm , 磨痕直径为 30 mm。试样单面喷涂 , 涂层磨削后厚约 0. 5 mm。上试样为直径12. 7 mm 白刚玉陶瓷球。陶瓷球的相对滑动线速度为0. 15 m/ s。试验温度 25～650 ℃, 法向载荷 29. 4N。试验程序为 : 试样保温 20 min , 磨损 20 min , 同时用 XY函数记录仪记录摩擦力矩。用读数显微镜和表面形貌仪测量磨痕宽度和横截面积 , 以试样的磨痕体积表征涂层的耐磨性能。
2 结果与分析
2. 1 显微组织
Fe3Al 和 Fe3Al/ WC 涂层的显微组织示于图 2 ,可以看出 : 两种涂层组织均呈典型的层状结构特征 , 涂层与基体界面结合良好。Fe3Al/ WC 涂层基 体组织特征与Fe3Al的相同 ,在层状合金基体上
