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设计制备了两种具有较高非晶形成能力的Fe基粉芯丝材,并采用电弧喷涂方法制备了相应的FeCrNbBSiC和FeCrMoCB非晶涂层,并对电弧喷涂层的相组成、热稳定性、传热性能、拉伸强度、显微硬度、磨损行为、抗高温氧化性能、热腐蚀性能等进行了测试与分析,主要研究成果如下: 所制备的两种Fe基涂层的相结构主要由大量的非晶相以及少量的纳米晶相组成。涂层呈典型的层状搭接结构,涂层内部无明显未熔颗粒,平均孔隙率均为5%左右。FeCrNbBSiC涂层的晶化初始温度达到了899K,同时FeCrMoCB也达到了870K。另外,两种涂层与基体的平均结合强度均超过了30MPa。FeCrNbBSiC涂层的热导率为2.16W/m·K,FeCrMoCB涂层的热导率为3.28W/m·K,低于316L不锈钢涂层的热导率(~5.94W/m·K)。Fe基非晶涂层的热扩散系数随着温度的升高均呈现出上升的趋势,但上升速率要明显较晶体材料(316L不锈钢)平缓。 Fe基非晶涂层的显微硬度值较高,可达到1000HV01左右。在摩擦磨损测试过程中,观察摩擦系数的变化发现铁基涂层经过较短时间的跑和阶段后迅速进入稳定磨损阶段。同时,当摩擦磨损的测试温度从室温升至400℃过程中,涂层摩擦系数逐渐减小。在室温状态下经过30分钟磨损测试后,非晶涂层均保持了较低的磨损失重,优于商用316L不锈钢涂层,呈现出较好的耐磨性能。但当磨损条件上升至较高温400℃后,Fe基非晶涂层和316L不锈钢涂层经过磨损后的质量均发生了不同程度的增加。这种状态的差异主要由于不同测试温度下磨损机制的转变。室温下,伴有氧化磨损的疲劳磨损是铁基非晶合金涂层的主要磨损机制。而在400℃条件下,则主要发生的是氧化磨损。在磨粒磨损行为中,Fe基非晶合金涂层的相对耐磨性达到对比涂层3Cr13的2.5~2.9倍,呈现出相对较好的耐磨损性能。 FeCrNbBSiC涂层经650℃高温氧化循环测试100小时后,涂层并未完全失效,说明采用电弧喷涂方法所制备的涂层能够对基体产生良好的保护作用。经650℃热腐蚀循环试验后,Fe基非晶涂层的腐蚀动力学曲线呈现出典型的抛物线型,涂层腐蚀增重量较小,远远少于对比样3Cr13涂层,氧化增重速率和腐蚀增重速率也较低,涂层能够表现出极为优异的耐热腐蚀性能。