304不锈钢表面激光制备Ti3SiC2-Ni基自润滑复合涂层的高温摩擦学性能

目的 提高304不锈钢减摩耐磨性能.方法 使用LDM-8060型半导体激光加工系统,制备出三种不同配比的Ti3SiC2-Ni基自润滑耐磨复合涂层.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)对304不锈钢与Ti3SiC2-Ni基涂层进行表征,并系统地分析其在室温和600℃下的摩擦学性能和磨损机理.结果 复合涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11固溶体,硬质相Fe2C、Cr7C3和TiC,润滑相Ti3SiC2组成.其平均显微硬度分别为451.14、419.33、359.92HV0.5,明显高于304不锈钢基体的平均显微硬度(238.91HV0.5).室温下,Ti3SiC2-Ni基复合涂层摩擦系数的平均值分别为0.41,0.46和0.48,磨损率分别为6.37×10?5、16.52×10?5、4.16×10?5 mm3/(N·m),均低于304不锈钢(0.56、46.35×10?5 mm3/(N·m)).在600℃下,Ti3SiC2-Ni基复合涂层的平均摩擦系数分别为0.38,0.43和0.41,磨损率分别为12.51×10?5、7.58×10?5、7.79×10?5 mm3/(N·m),也均低于304不锈钢(0.66,24.25×10?5 mm3/(N·m)).结论 在室温和600℃下,Ti3SiC2-Ni基复合涂层能有效地提高304不锈钢的显微硬度,进而提升其摩擦学性能.其中添加10％Ti3SiC2的Ti3SiC2-Ni基复合涂层在600℃下表现出最好的耐磨性,而添加5％Ti3SiC2的Ti3SiC2-Ni基复合涂层在室温和600℃下表现出最好的减摩性能.