奥氏体不锈钢自润滑耐磨涂层微观结构与摩擦磨损性能

　　【摘要】：航空飞行器中使用的轴承绝大多数为自润滑关节轴承。奥氏体不锈钢因其无磁性、无相变、高的耐腐蚀性,可以满足航空航天领域对高低温、辐射、腐蚀等环境的要求,特别用于制造航空飞行器自润滑关节轴承引起人们的关注。然而,奥氏体不锈钢低的硬度和自润滑性制约了其在航空航天领域中的应用。因此,在奥氏体不锈钢表面制备具有高的耐磨性和自润滑性能的涂层具有重要意义。本文通过在奥氏体不锈钢中添加TiC、B_4C、Ni包裹MoS2和石墨烯制备耐磨和自润滑涂层。通过激光熔覆和氩弧熔覆的方法制备了TiC增强奥氏体不锈钢耐磨涂层。同时,采用氩弧熔覆的方法制备了TiC和B_4C复合增强奥氏体不锈钢涂层,制备了MoS2/(TiC和B_4C)复合增强奥氏体不锈钢自润滑耐磨涂层,制备了添加石墨烯的奥氏体不锈钢自润滑涂层。采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)对涂层组织及物相进行分析。采用维氏硬度计、MMU-5G屏显式高温端面摩擦磨损试验机、CSM摩擦磨损试验机和电化学工作站对其显微硬度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能进行评定。结果表明,涂层的基体均为奥氏体(-Fe)。TiC增强奥氏体不锈钢激光熔覆和氩弧熔覆耐磨涂层中硬质相分别为TiC和TiC+少量M7C3。随着涂层硬质相数量增多,硬度和耐磨性提高。TiC和B_4C增强奥氏体不锈钢涂层中生成硬度较高的硼化物,显著提高了涂层的耐磨性。在TiC和B_4C增强奥氏体不锈钢涂层中添加MoS2,出现了CrxSy型化合物,其涂层摩擦系数降低。在石墨烯增强奥氏体不锈钢涂层中并未观察到石墨烯的存在,且涂层层耐磨性逐渐提高,摩擦系数降低,但耐蚀性降低。综上所述,TiC和B_4C能够有效的提高涂层耐磨性,MoS2和石墨烯能够提高涂层的自润滑性能。