Page 155 - 《摩擦学学报》2021年第6期

940 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

和EDS元素分布如图4所示，选取了至少3个位置进行 布和表3可以看到，随着原始粉末中MoO 和ZnO含量
3
元素含量分析，平均成分列于表3中. 从图4的EDS分 的增加，涂层中Mo、Zn元素含量也逐渐增加.

(a) (b) (c)

50 μm 50 μm 50 μm

(d) Ni Al Mo Zn O

100 μm 100 μm 100 μm 100 μm 100 μm
Z1
(e) Ni Al Mo Zn O

100 μm 100 μm 100 μm 100 μm 100 μm
Z2

(f) Ni Al Mo Zn O

100 μm 100 μm 100 μm 100 μm 100 μm
Z3

Fig. 4 SEM micrographs of polished surface of composite coatings and corresponding EDS elemental mappings:
(a)(d) Z1 coating; (b)(e) Z2 coating; (c)(f) Z3 coating
图 4 复合涂层的表面抛光后组织及对应的EDS元素分布：(a)(d)Z1 涂层；(b)(e)Z2 涂层；(c)(f)Z3 涂层

均呈现下降趋势. 而对于磨损率，则均在400 ℃达到最
表 3 图4中抛光后涂层表面元素含量 大值. 在室温时，随着MoO 和ZnO含量的增加，摩擦
Table 3 The average chemical composition of polished 3
系数和磨损率均增大，其中Z1、Z2和Z3的摩擦系数分
surface of coatings in Fig. 4
别为0.61、0.70和0.80，均高于金属基底的摩擦系数
Atomic fraction/%
Sample
Ni Al Mo Zn O (0.56)，主要是由于室温下涂层中缺少有效的润滑剂，
Z1 90.40±0.39 5.47±0.21 0.20±0.01 0.47±0.01 3.48±0.18 [2, 21]
加入的氧化物在高温下才会发挥其润滑作用 ， 磨
Z2 89.90±0.19 5.37±0.09 0.23±0.03 0.86±0.01 3.66±0.08
损率分别为5.17×10 、6.39×10 和1.21×10 mm /(N·m)，
−5
3
−4
−5
Z3 89.59±0.32 4.98±0.01 0.38±0.05 1.13±0.20 3.93±0.08
Z1和Z2涂层的磨损率均低于金属基底的磨损率，而
2.2 复合涂层的摩擦学性能 Z3涂层的磨损率略微高于金属基底. 在400 ℃，Z1和
复合涂层在室温、400和800 ℃球盘式摩擦试验后 Z2涂层摩擦系数接近于金属基底，均为0.56，Z3涂层
3
−4
的摩擦系数和磨损率变化如图5所示，之前的研究结 略高为0.63，而磨损率则为Z2涂层最高4.53×10 mm /
3
−4
果 [16] 表明不含氧化物的Ni-5%Al基底在室温、400和 (N·m)，Z3涂层次之为3.53×10 mm /(N·m)，Z1涂层最
−4
3
800 ℃的摩擦系数分别为: 0.56、0.56和0.43，磨损率分 低为2.58×10 mm /(N·m). 当温度升高到800 ℃，摩擦
−4
3
−4
别为1.11×10 、1.47×10 和2.44×10 mm /(N·m). 从 系数进一步降低，Z1、Z2和Z3的摩擦系数分别为0.29，
−4
图5(a)可以看到，随着温度的升高，三种涂层摩擦系数 0.28和0.28，均低于0.3，且远低于Ni-5%Al涂层(0.43)，