测试激光熔覆层摩擦磨损性能用什么标准

激光熔覆原位合成技术在Q235钢表面上制备了复合陶瓷颗粒增强的铁基激光熔覆层。利用显微硬度计、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及滑动磨损试验机等测试分析手段,系统地研究了激光熔覆层的显微组织和性能。 本文采用同步送粉方式进行试验,研究了激光扫描速度、激光功率、多道搭接率、保护气体流量,载气流量以及送粉速率对熔覆层的成形以及性能的影响。研究表明,当激光功率为2000W、扫描速度250mm/min、保护气流量为6-7L/min、送粉速率为10g/min、搭接率为30%时,可以获得表面成形和耐磨性良好的大面积熔覆层。 研究了合金粉末的不同组分及添加量对熔覆层组织及性能的影响。试验表明,钛铁、钼铁、碳化硼可以通过原位反应在熔覆层中生成大量的碳化物颗粒,从而起到颗粒增强的作用。但是,这些成分加入超过一定量时,生成的陶瓷颗粒过多,增加了熔体的黏度,从而导致熔覆层成形变差,甚至出现夹杂、裂纹、涂层易剥落等现象。钛铁与钼铁的加入可以和碳化硼反应生成TiB2,TiC以及MoC等陶瓷颗粒,有效地增强了涂层的耐磨性。高镍铁基合金粉末中含有大量的Ni、Cr、及少量的Mo、C,使得涂层中生成了一些Cr7C3等碳化物,一部分Mo和Cr元素固溶于基体中,对熔覆层起到固溶强化的作用。 采用钛铁(含钛30%)、钼铁(含钼60%)、B4C、高镍铁基合金混合粉末,在Q235基体上熔覆一层耐磨涂层,制备出了TiB2,TiC、MoC以及B4C复合颗粒增强的Fe基熔覆层,表面成形较好,内部无夹渣、裂纹等缺陷。组织致密,硬质相呈均匀弥散分布。复合相熔覆层的磨损机制主要为显微切削和粘着磨损。由于熔覆层具有较高的平均显微硬度(1100HV0.3左右),使得熔覆层在磨损过程中难于发生塑性变形,因而具有优异的耐磨性能。在相同的试验条件下,复合涂层的磨损失重约为Q235的1/25。即熔覆层的耐磨性约为Q235的25倍。

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别主要是名称不同、工作原理不同、作用不同、

一、名称不同

1、SEM，英文全称：Scanningelectronmicroscope，中文称：扫描电子显微镜。

2、TEM，英文全称：TransmissionElectronMicroscope，中文称：透射电子显微镜。

3、XRD，英文全称：Diffractionofx－rays，中文称：X射线衍射。

4、AES，英文全称：AugerElectronSpectroscopy，中文称：俄歇电子能谱。

5、STM，英文全称：ScanningTunnelingMicroscope，中文称：扫描隧道显微镜。

6、AFM，英文全称：AtomicForceMicroscope，中文称：原子力显微镜。

二、工作原理不同

1．扫描电子显微镜的原理是用高能电子束对样品进行扫描，产生各种各样的物理信息。通过接收、放大和显示这些信息，可以观察到试样的表面形貌。

2．透射电子显微镜的整体工作原理如下：电子枪发出的电子束经过冷凝器在透镜的光轴在真空通道，通过冷凝器，它将收敛到一个薄，明亮而均匀的光斑，辐照样品室的样品。通过样品的电子束携带着样品内部的结构信息。通过样品致密部分的电子数量较少，而通过稀疏部分的电子数量较多。

物镜会聚焦点和一次放大后，电子束进入第二中间透镜和第一、第二投影透镜进行综合放大成像。最后，将放大后的电子图像投影到观察室的荧光屏上。屏幕将电子图像转换成可视图像供用户观察。

3、x射线衍射（XRD）的基本原理：当一束单色X射线入射晶体，因为水晶是由原子规则排列成一个细胞，规则的原子之间的距离和入射X射线波长具有相同的数量级，因此通过不同的原子散射X射线相互干涉，更影响一些特殊方向的X射线衍射，衍射线的位置和强度的空间分布，晶体结构密切相关。

4．入射的电子束和材料的作用可以激发原子内部的电子形成空穴。从填充孔到内壳层的转变所释放的能量可能以x射线的形式释放出来，产生特征性的x射线，也可能激发原子核外的另一个电子成为自由电子，即俄歇电子。

5．扫描隧道显微镜的工作原理非常简单。一个小电荷被放在探头上，电流从探头流出，穿过材料，到达下表面。当探针通过单个原子时，通过探针的电流发生变化，这些变化被记录下来。

电流在流经一个原子时涨落，从而非常详细地描绘出它的轮廓。经过多次流动后，人们可以通过绘制电流的波动得到构成网格的单个原子的美丽图画。

6．原子力显微镜的工作原理：当原子间的距离减小到一定程度时，原子间作用力迅速增大。因此，样品表面的高度可以直接由微探针的力转换而来，从而获得样品表面形貌的信息。

三、不同的功能

1．扫描电子显微镜（SEM）是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察方法，可以直接利用样品表面材料的材料性质进行微观成像。

扫描电子显微镜具有高倍放大功能，可连续调节20000～200000倍。它有一个大的景深，一个大的视野，一个立体的形象，它可以直接观察到各种样品在不均匀表面上的细微结构。

样品制备很简单。目前，所有的扫描电镜设备都配备了x射线能谱仪，可以同时观察微观组织和形貌，分析微区成分。因此，它是当今非常有用的科学研究工具。

2．透射电子显微镜在材料科学和生物学中有着广泛的应用。由于电子容易散射或被物体吸收，穿透率低，样品的密度和厚度会影响最终成像质量。必须制备超薄的薄片，通常为50～100nm。

所以当你用透射电子显微镜观察样品时，你必须把它处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常挂在预处理过的铜线上观察。

3X射线衍射检测的重要手段的人们意识到自然，探索自然，尤其是在凝聚态物理、材料科学、生活、医疗、化工、地质、矿物学、环境科学、考古学、历史、和许多其他领域发挥了积极作用，不断拓展新领域、新方法层出不穷。

特别是随着同步辐射源和自由电子激光的兴起，x射线衍射的研究方法还在不断扩展，如超高速x射线衍射、软x射线显微术、x射线吸收结构、共振非弹性x射线衍射、同步x射线层析显微术等。这些新的X射线衍射检测技术必将为各个学科注入新的活力。

4，俄歇电子在固体也经历了频繁的非弹性散射，可以逃避只是表面的固体表面原子层的俄歇电子，电子的能量通常是10～500电子伏特，他们的平均自由程很短，约5～20，所以俄歇电子能谱学调查是固体表面。

俄歇电子能谱通常采用电子束作为辐射源，可以进行聚焦和扫描。因此，俄歇电子能谱可用于表面微观分析，并可直接从屏幕上获得俄歇元素图像。它是现代固体表面研究的有力工具，广泛应用于各种材料的分析，催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。

5．当STM工作时，探头将足够接近样品，以产生具有高度和空间限制的电子束。因此，STM具有很高的空间分辨率，可以用于成像工作中的科学观测。

STM在加工的过程中进行了表面上可以实时成像进行了表面形态，用于查找各种结构性缺陷和表面损伤，表面沉积和蚀刻方法建立或切断电线，如消除缺陷，达到修复的目的，也可以用STM图像检查结果是好还是坏。

6．原子力显微镜的出现无疑促进了纳米技术的发展。扫描探针显微镜，以原子力显微镜为代表，是一系列的显微镜，使用一个小探针来扫描样品的表面，以提供高倍放大。Afm扫描可以提供各类样品的表面状态信息。

与传统显微镜相比，原子力显微镜观察样品的表面的优势高倍镜下在大气条件下，并且可以用于几乎所有样品（与某些表面光洁度要求）并可以获得样品表面的三维形貌图像没有任何其他的样品制备。

扫描后的三维形貌图像可进行粗糙度计算、厚度、步长、方框图或粒度分析。

SEM描电镜主要应用于微观形貌、颗粒尺寸、微区组成、元素分布、元素价态和化学键、晶体结构、相组成、结构缺陷、晶界结构和组成等。SEM一般通过搭配能谱仪EDS使用,可利用EDS进行元素成分定性、定量分析。用来观测芯片内部层次和测量各层厚度、观测并拍摄局部异常照片和测量异常尺寸、测量芯片关键尺寸线宽和孔径、定性和定量分析异常污 染物的化学元素组成。

---