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本文针对汽车铝合金发动机热端部件的防护问题,采用热喷涂技术制备了Fe57Cr15Nb4B20Si4非晶涂层,研究了喷涂工艺参数对涂层微观组织结构特征的影响规律,并对非晶涂层的热传输性和磨损行为开展了深入的研究,获得的主要研究结果如下: 采用超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂工艺制备的Fe57Cr15Nb4B20Si4涂层呈热喷涂典型的层状结构,组织均匀致密,具有较高的非晶相含量,涂层中有部分α-Fe固溶体和M2B相析出。Fe57Cr15Nb4B20Si4非晶合金涂层晶化温度较高,在630℃温度以下不会发生晶化行为。研究发现,喷涂工参数对涂层的非晶相含量具有较大的影响,采用超音速火焰喷涂制备的非晶涂层具有较高的致密度和结合强度,采用大气等离子喷涂制备的非晶涂层具有较高的非晶含量和孔隙率。 制备的Fe57Cr15Nb4B20Si4非晶合金涂层室温热导率(<3.1W/mK)较低,隔热性能优良,非晶涂层的热导率主要受涂层的非晶含量与孔隙率综合作用的影响。涂层的热扩散系数随着温度的升高呈现出一定的上升趋势,但整体上较为平缓。在超过晶化温度时,由于晶化行为导致涂层的热扩散系数有明显上升的现象。在所选的工艺参数下,大气等离子喷涂制备的非晶涂层因具有较高的非晶含量与孔隙率更易获得更低的室温热导率(1.82W/mK)。 Fe57Cr15Nb4B20Si4非晶合金涂层具有较高的显微硬度,摩擦磨损试验结果表明,进入稳定磨损阶段后涂层能够保持平稳的摩擦系数。随着试验温度的升高,涂层的磨损机制由疲劳磨损为主逐渐转变为氧化磨损为主,且随着温度升高氧化磨损不断加剧,在400℃时快速生成的连续氧化膜形成“润滑层”,对涂层起到一定的保护作用,很大程度上降低了涂层的磨损率,导致涂层的摩擦系数与磨损率整体上随温度的上升呈现出先上升后下降的趋势。