摘要
微动磨损是工程应用中一种常见的损伤形式。许多服役于特殊或极端工况的关键内孔类铝合金零部件，在实际的应用中，零件内部接触面会在外界载荷或循环应力的作用下，受到一定程度的微动损伤，影响零部件的安全可靠性和使用寿命。因此，提高这类部件表面的抗微动磨损性能越来越重要。 本文采用超音速火焰喷涂的方法在铝合金基体表面制备铝青铜、CuNiIn和NiCoCrAlYTa三种耐磨防护涂层，对比分析涂层的截面形貌、显微硬度和结合强度，测试涂层在25℃、200℃和300℃下抗微动磨损性能，探究微动磨损机理。结果表明三种涂层都致密均匀、具有较高的硬度且与铝合金基体结合良好，在不同程度上改善了基体的抗微动磨损性能。测试温度不同，涂层的微动磨损机制也不尽相同。三种涂层中，铝青铜涂层的平均微动摩擦系数最低，作为优选涂层材料进行深入研究。 为了在铸铝表面沉积更优质的铝青铜涂层，选取主要工艺参数（煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离）设计4因素3水平正交实验，利用极差分析法分析实验结果，研究上述工艺参数对涂层孔隙率、厚度、显微硬度和结合强度的影响，确定最优工艺参数为：煤油流量22L/h、氧气流量900L/min、送粉速率80g/min、喷涂距离200mm。该工艺参数制备的铝青铜涂层的孔隙率、结合强度和显微硬度分别为0.10%、61.63MPa和330.33HV0.3。200℃下不同频率的微动磨损测试结果表明，随着频率的提高，铝青铜涂层的平均摩擦系数先升高后降低，磨损率呈下降趋势，磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。 采用斜入式超音速火焰喷涂技术，根据焰流宽度和孔径计算喷枪倾斜角度，利用激光定位的方法确定喷涂位置，实现在小孔径内孔零件的内表面制备铝青铜涂层。对于?28mm和?42mm的内孔分别采用35°和25°的喷枪倾斜角度，制备的铝青铜涂层致密，涂层厚度和显微硬度沿孔深方向分布均匀。
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