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激光熔覆Ni60-Ti3SiC2复合涂层的微观组织及摩擦学性能研究

据研究表明，摩擦磨损过程大约消耗了全球30%以上的一次性能源，目前，实际生产中对于摩擦磨损的解决方法主要分为两个方面，一是提升材料接触面的润滑性能，即在摩擦表面添加或形成能起到减轻切向滑动阻力的液体或固体，以达到减摩的目的。二是提升材料表面的力学性能，以提升材料表面在较大磨损阻力下的抗剥落能力，从而减少材料损耗，即达到耐磨的效果。本次研究以304不锈钢作为基体，以Ni60和Ti₃SiC₂粉末为原材料，通过激光熔覆制备了一系列高温自润滑耐磨涂层。通过对其进行显微组织、硬度及宽温域下的摩擦学性能的探究，发现在常温下Ti₃SiC₂则在含量较少时可以起到细化晶粒的作用，随着含量的升高逐渐显现其润滑性能。当温度逐渐升高，Ni60形成的部分氧化物开始参与磨损过程，一方面与Ti₃SiC₂形成协同润滑，另一方面为易整体滑移脱落的Ti₃SiC₂提供支撑及固定作用，保障了润滑效果的长期生效。具体表现为：在常温下，Ti₃SiC₂含量为5%的涂层摩擦系数降低了26.8%，稳定性提升了43.8%，磨损率降低了91.3%；在600℃下，Ti₃SiC₂含量为15%的涂层摩擦系数降低了40.8%，稳定性提升了61.5%，磨损率降低了88.9%。通过这一系列研究，可以看出Ti₃SiC₂这类三元层状MAX相在合理的材料设计下能发挥较好的润滑特性，在未来的研究中具有一定潜力。