原位合成AlN-Fe_3Al增强铁基等离子熔覆层结构及性能

摘要

目的采用等离子熔覆技术,制备性能优良的AlN-Fe_3Al增强Fe基熔覆层。方法采用Al粉和Fe基合金粉为熔覆材料,利用等离子熔覆技术,以氮气为保护气体和反应气体,在Q235基体上制备Fe基熔覆层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、磨损试验机和电化学工作站,研究了Al对Fe基熔覆层的相组成、组织形貌、硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响。结果以Fe基合金粉为熔覆材料时制备的熔覆层主要由α-Fe和Cr组成,Al(质量分数为6%)的加入使熔覆层中出现AlN、Fe_3Al及Cr5Al8相。两种情况下制备的熔覆层均成形良好,且与基体呈冶金结合。含Al熔覆层中原位合成的AlN颗粒弥散分布于熔覆层中,尺寸小于5μm。Al的加入使熔覆层的最高硬度由之前的340HV0.5增加至1350HV0.5,使熔覆层的耐磨性提高4.6倍。并使熔覆层表面形成钝化膜,显著提高了其耐腐蚀性。结论采用等离子熔覆技术制备出的AlN-Fe_3Al增强Fe基熔覆层,其耐磨性和耐腐蚀性得到显著提高。