Page 10 - 摩擦学学报2025年第9期

1264 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a1) (a2) (a3)

PSR: D=10 μm Plastic deformation Scaning line See (a1) See (a3) Plastic flow Debris

Stick zone
10 μm 100 μm 10 μm

(b1) (b2) (b3)
Loose debris Debris Plastic flow
MR: D=20 μm Ploughing Dlamination Scaning line See (b3) Debris Ploughing
See (b1)

10 μm 100 μm 10 μm

(c1) (c2) (c3)
Debris
Delamination Ploughing
Debris
SR: D=40 μm Scaning line
See (c1)

Ploughing See (c3)
10 μm 100 μm Delamination 10 μm

Fig. 8 SEM micrographs of wear morphology of 316L cladding layer under different displacement amplitudes
图 8 不同位移幅值下316L熔覆涂层磨损形貌的SEM照片

时，基体及熔覆层接触表面损伤形貌呈现类椭圆型， 并进一步阐述其磨损机制，对铸钢基体和316L熔覆涂
基体磨损程度较为严重，磨痕表面出现片状剥层与犁 层进行了EDS线扫分析. 图9所示为基体及熔覆层在

沟，周围存在松散的磨屑颗粒堆积，磨痕区域内可观 不同位移幅值下3个微动运行区域内O元素的EDS线
察到轻微的塑性变形. 此时，熔覆层磨痕表面形貌与 扫描图，纵坐标为计数率(Counts per second, cps)，横
基体类似，熔覆层剥层相对轻微，表面未观察到明显 坐标为样品表面扫描距离，扫描位置如图7和图8所示.
由图9可以看出，当微动运行于部分滑移区时，基体及熔
的塑性变形，表面磨损程度相较于基体更低，此时的
覆层在未磨损区域O元素计数率无明显波动，磨痕边
磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损以及剥层. 当位
缘微滑区域出现轻微氧化. 当微动运行于混合区与滑移
移幅值D=40 μm时，基体表面剥层与犁沟现象严重，
区时，O元素计数率沿扫描方向波动较大，磨损区域O元
磨痕损伤加剧，边缘存在大量被排出的磨屑颗粒. 相
素含量增加，且磨痕中部O元素含量相较于边缘略低，
比之下，熔覆层表面磨损程度较低，涂层表面的磨屑
此时摩擦界面发生氧化反应. 此外，未磨损区域O元素
颗粒在微动运行过程中被反复碾磨从而压实覆盖于
含量增加是由于较大的位移幅值促进第三体层的排
接触表面，磨痕边缘未出现明显的磨屑颗粒堆积，此
出，使磨屑堆积于磨痕边缘，边缘细小的磨屑颗粒与
时，磨损机制主要为磨粒磨损和剥层. 对比铸钢基体
O元素充分接触，造成O含量升高. 因此，当微动运行
与316L熔覆涂层的表面磨损形貌可见，在相同的微动
于混合区和完全滑移区时，磨损机制包含了氧化磨损.
工况下，熔覆层表面的磨损程度明显更低. 这归因于 2.4 磨痕形貌参数与磨损量分析
激光熔覆过程中生成的含Cr的硬质相，这些硬质相对 图10所示为不同位移幅值下G20Mn5QT铸钢基

涂层硬度的提升起到了显著效果. 由于熔覆层的较高 体和316L熔覆涂层的三维形貌信息. 由图10(a)和(b)
硬度，使其相对于铸钢基材具有更加优异的耐磨性和 可知，当法向载荷恒定，随着微动位移幅值的增加，铸
抗剥落能力，熔覆层在微动运行过程中的损伤程度也 钢基体及316L熔覆涂层表面磨损面积明显增加. 当微
更加轻微. 动运行于部分滑移区时，基体与熔覆层磨痕损伤轻
为探究微动运行过程中磨痕表面氧化反应情况 微，磨痕中心由于法向载荷的作用出现轻微的压痕，