防腐陶瓷涂层磨损失效机制分析

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KN17涂层在不同滑动速度可以发现随着滑动速度的增大,涂层磨痕的宽度增大,磨痕表面越来越粗糙。对磨痕进行EDS线扫描,发现随着滑动速度的增大,涂层磨痕表面的O含量增加,表明氧化现象加剧。这是由于在摩擦过程中滑动速度越快涂层产热越严重,涂层越容易氧化。

涂层在0.1 m/s滑动速度时磨痕较窄且较浅,未观察到明显的塑性变形,磨痕表面以微犁沟和微剥落坑为主。在滑动磨损过程中Si3N4对磨副首先对CoCr粘结相进行磨损,粘结相硬度较低,因而很容易被对磨副移除。当粘结相移除后,WC硬质颗粒暴露出来与对磨副发生摩擦,进而发生部分脱落。在0.15 m/s滑动速度下,涂层磨痕表面可观察到粘着特征,表明随着滑动速度的增大,热效应明显,从而发生粘着磨损。同时磨损过程中剥落的WC颗粒一部分被对磨副挤出,另一部分充当接触表面的三体研磨颗粒从而加剧涂层的磨损。

因此在0.15 m/s滑动速度下涂层磨损失效机制主要以磨粒磨损和粘着磨损为主。在0.2 m/s滑动速度时,可以观察到涂层发生剥落现象。这是由于在滑动摩擦磨损过程中产生了剪切应力,涂层在剪切应力的反复作用下发生疲劳磨损导致剥落。此外,可以观察到涂层发生了更加严重的粘着磨损。因此在0.2 m/s滑动速度下涂层的磨损失效形式除磨粒磨损和粘着磨损外,还包括疲劳磨损导致的涂层剥落。可以发现标记A处的涂层表面有Si3N4对磨副上的材料转移现象。因此涂层在不同滑动速度下的摩擦磨损失效机制包括3种:磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损。