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摘要
目的 研究不同Si含量对Fe基涂层组织结构及高温摩擦磨损性能的影响规律，为改善高温环境下冶金部件的服役寿命提供技术支持。方法采选用纯度均≥99%铬粉、硅粉、镍粉、碳粉、铁粉，配置不同Si含量(5wt.%、10wt.%、15wt.%)的FeCrNiCSix粉末，配置完成后使用行星球磨机混合粉末，采用激光熔覆技术制备不同Si含量(5wt.%、10wt.%、15wt.%)的FeCrNiCSix涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和其自带能谱仪(EDS)，分析涂层的物相组成、显微组织和元素分布；利用维氏显微硬度计研究涂层的截面显微硬度分布规律；采用摩擦磨损试验机测试涂层在温度500℃、载荷200N下的摩擦系数，称取磨损实验前后质量差计算磨损率；通过SEM观察磨痕形貌，分析涂层磨损机理。结果5wt.%Si涂层物相主要是γ-Fe和Fe-Cr固溶体，显微组织由树枝晶和等轴晶组成。10wt.%Si和15wt.%Si涂层的物相主要是Fe3Si和Fe-Cr固溶体，显微组织主要由等轴晶组成。其中5wt.%Si、10wt.%Si、15wt.%Si涂层的显微硬度分别为301.3HV0.5、576.6HV0.5、598.5HV0.5；摩擦系数分别为0.61、0.50、0.47；磨损率分别为3.06×10-5g/m、5.91×10-5g/m、7.47×10-5g/m。结论 随着涂层中Si含量的升高，涂层摩擦系数降低，显微硬度和磨损率升高。其中Fe3Si相的产生使得涂层平均显微硬度提高，但由于Fe3Si相脆性较大，剥落程度较为严重，导致涂层磨损率上升。综合评判10 wt.% Si涂层高温耐磨最优，其磨损形式为磨粒磨损。
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单位华北理工大学; 广东省现代表面工程技术重点实验室; 广东省科学院
