本文采用非自耗真空熔炼炉水冷铜模铸造法制备Fe24+XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2(X=0,2,4,6,8,17)块体非晶合金,超音速火焰喷涂技术制备Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金涂层。利用X-射线衍射仪(XRD)确定块体非晶合金和非晶涂层的非晶态结构;利用差热分析、热膨胀和热导率等热分析为非晶合金耐磨测试受热分析提供依据;利用M-2000摩擦磨损试验机研究(X=0,2,4,6,8)铁基非晶合金在干、湿条件不同摩擦参数的耐磨性能及磨损机制,以及X=17非晶合金块体和非晶合金涂层的干、湿摩擦的耐磨性能和磨损机制。铁基非晶合金及非晶合金涂层摩擦磨损测试时会产生较高的温度,通过研究非晶材料的受热变化规律来分析耐磨实验。热分析结果表明:不同Co含量铁基非晶合金最低晶化温度可以达到657℃,并且经过700℃退火处理后热导率仍旧保持很小,热导率为7.5~9.46 W/(m.K),说明铁基非晶合金具有较高的热稳定性能,在摩擦磨损实验中仍然可以保持完整的非晶态。块体非晶合金干、湿摩擦实验结果表明:铁基非晶合金具有良好的耐磨性能,非晶合金磨损量总体随时间的增加而增大,并且随着Co含量减小非晶合金磨损量呈现先减少后增加的趋势,而X=4时在各个磨损时间段耐磨性能最好,其干、湿摩擦磨损90 min的磨损量分别为3.2 mg和1.1 mg。不同Co含量铁基非晶合金干摩擦前期的磨损机制以疲劳磨损为主,磨损后期的磨损机制是疲劳磨损和磨粒磨损共同作用;湿摩擦磨损机制以磨粒磨损为主,非晶合金的磨损形貌呈现较多犁沟带,随着Co含量减小,犁沟间距度先增加后减小,犁沟带内犁沟密度分布呈先减小后增加的趋势。犁沟带间距最大、犁沟带内犁沟分布疏松的X=4时非晶合金耐磨性能最好。经过XRD和EDS分析证明,非晶表面粘附材料属于非晶磨屑,而且非晶合金经过干摩擦磨损测试后不存在晶化现象。Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合涂层晶化初始温度达到638℃,具有良好的热稳定性能。由于非晶涂层和块体的微观结构不同,涂层存在7.25%的孔隙率,导致非晶涂层硬度值约为788 Kg/mm2,而块体非晶硬度可达1155 Kg/mm2,两者在相同条件干摩擦的磨损量值相差一个数量级,而润滑条件下涂层干摩擦的磨损量是湿摩擦磨损量的7倍左右。Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金涂层干摩擦在不同时间、压力条件下的磨损机制为疲劳磨损为主和部分磨粒磨损共同作用,而湿摩擦条件下主要是疲劳磨损。Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金主要是疲劳磨损和磨粒磨损。
