强流脉冲电子束熔覆 Al-Pb合金 涂层的显微组织与摩擦磨损性能

• 作者: 诸华军 田娜娜 张从林 关庆丰
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: Al-Pb合金涂层 显微组织 强流脉冲电子束熔覆 性能
• 年，卷（期）: 2023,（3）
• 页码范围: 145-155
• 页数: 11页
• 语种: 中文

摘要

为改善Al-Pb合金的表面硬度和耐磨性能，利用强流脉冲电子束(high current pulsed electron beam, HCPEB)对涂敷在纯铝(Al)表面的铅(Pb)层进行辐照合金化处理，制备具有优异性能的Al-Pb合金化层。采用3D激光扫描显微系统(laser scanning microscope, LSM)测量表面粗糙度；利用带能谱仪(energy dispersive spectrometer, EDS)的场发射扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM)分析辐照合金化前后Al-Pb涂层的微观形貌、结构与元素分布；随后使用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)观察合金层的物相组成；利用透射电镜(transmission electron microscope, TEM)精细表征Al-Pb合金层的微观结构，最后测试辐照前后样品表面的显微硬度、平均摩擦因数与磨损率并分析硬度及磨损增强机理，探究和总结材料表面性能强化机制，建立辐照合金层表面-微观组织-表面性能之间的内在联系。结果表明：经过HCPEB辐照处理后，Al基体与Pb涂层呈现良好的冶金结合，并在30次辐照后制备了10.2μm厚的Al-Pb合金层；与纯铝及原始涂层相比，辐照30次后(111)Al晶面衍射峰发生了宽化，同时衍射峰的位置也向低角度发生微小移动，这表明基体表面Al晶粒在HCPEB表面合金化处理后得到了显著的细化且晶胞发生膨胀，晶格常数增大；HCPEB诱发样品表面形成了亚晶、位错、位错胞、少量的Al(Pb)固溶体以及大量纳米级富Pb颗粒。性能测试结果表明，经电子束辐照后Al-Pb涂层表面的硬度和耐磨性显著提高。