第28卷第2期 2009年2月
中国材料进展 MATERIALS CHINA
Vol.28No.2 Feb.2009
冷喷涂FeA1金属间化合物涂层的高温磨损性能研究
王洪涛，杨冠军，李长久，鲍崇高
（西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049）
摘要：采用机合金化法制备FeA1合金粉末，并用冷喷涂法将其况积在基体-—2520副热不锈钢上，通过后续热处理原位制备了致密的FeA1金属间化合物涂层，研究了该涂层从室温至800下的耐康损性能。结果表明，冷喷涂FeA1合金涂层组织致密，具有不同于传统热喷涂涂层的层状组织结构，该涂层在950℃下热处理后转变为无粒子界面的FeAI金属间化合物涂层；冷喷涂FeAI金属间化合物涂层在400~800℃的范图内磨损性能随着盈度的升高不断提高；在700℃下FeAI金属间化合物涂层的损失重仅为2520耐热不锈钢的40%。
关键词：冷喷涂；FeAl；金属间化合物：热处理；组织结构：高温磨损
中图法分类号：TC174.442
文献标识码：A
文章编号：16743962(2009)02006104
StudyofHigh-TemperatureAbrasiveWearPerformance ofCold-SprayedFeAlIntermetallicCompoundCoating
WANG Hongtao,YANG Guanjun,LI Changjiu,BAO Chonggao
(State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials,Xi'an Jiaotong University,Xian 710049, China) Abstract: FeAl intenmetallic compound coating was in situ prepared by cold spraying a mechanically alloyed FeAl al-loy powder on the matrix heat resistant 2520 stainless steel, assisted with post spray annealing. The high tempera-ture abrasive wear performance of cold sprayed FeAl coating from room temperature to 80OoC was investigated. The results showed that the microstructure of cold - sprayed FeAl alloy coating was dense and different from that of the conven tional thermal spraying coating. The annealing treatment of the as sprayed FeAl alloy coating at a temperature of 950 C resulted in the formation of dense FeAl intermetallic compound coating with no particle boundaries. The abrasive wear resistance of the cold sprayed FeAl intermetallic compound coating increased with the raised abrasive wear temperature within the range of 400 ~ 800 °C. The abrasive wear weight loss of the FeAl coating was only 40%of that of heat -resistant 2520 stainless steel under 700 °C,
KeywOrds : cold spray: FeAl; intermetallic compound; annealing treatment; microstructure; high temperature abrasive wear
1前言
FeAI金属间化合物由于具有熔点高、抗氧化与抗腐蚀等优异性能，且价格低廉，不含战略性元素，因此在航空航天、冶金、电化学及电力等工业领域有着很大的应用潜力(1-21]。但是由于FeAI金属间化合物室温塑性和断裂韧性低，致使其成形较为困难，限制了其工程应用[2]。面采用热喷涂技术在关键金属零部件表面上沉积一层FeAl金属间化合物涂层，既能解决其加工成形难的问题，又能充分发挥该材料优良的耐高温磨损和耐腐
收稿日期：2008-12-08
基金项目：国家杰出青年基金（505725101），教育部重点项目基
金（106145）资助
作者简介：王洪涛，男，1976年生，博士生
蚀的性能，从而为FeA1金属间化合物在工业领域的广泛应用提供了途径[3-4]。然而，传统热喷涂过程中不可避免的氧化现象会显著影响FeAl金属间化合物涂层性能的发挥5]
冷喷涂是最近发展起来的一种新型涂层制备技术，通过低温、高速（500~1000m/s）固态粒子的碰撞实现沉积。因此，高温氧化、相变、分解以及其它在传统热喷涂中所遇到的间题等，在冷喷涂过程中都可大部分得到解决或全部消除[1，从雨有望获得性能优异的无氧化 FeAI金属间化合物涂层。目前，冷喷涂可以沉积大多数纯金属及合金材料涂层，如Ti{)，Cu(*)，Cu/W合金("及MCrAIY")等。然面，由于金属间化合物存在低温脆性，直接采用金属间化合物粉末冷喷涂沉积制备涂层很困难。基于冷喷涂沉积涂层的特点，研究者提出采用易流积的球磨FeAI固溶体合金粉末，沉积合金涂层，