石墨对金材固化润滑油构体内功效的制约

　涂层的组织特征不同石墨含量的4种涂层的截面组织如示。4种涂层都具有喷涂涂层典型的叠层状结构，由于超音速喷涂粒子速度快、温度高，变形充分，所以层与层之间结合紧密。在白色Ni相之间镶嵌着条状的灰、黑色相，主要为MoS2和石墨软质相。由于Ni包MoS2为包敷粉，在喷涂过程中，内层MoS2在外层镍的保护下被加热到半熔化状态，使得涂层中保存许多灰色软质MoS2相，在摩擦过程中起润滑减摩作用。由金相组织可以看出，随石墨含量的增加，涂层组织中白色Ni相比例逐渐减小，而灰、黑色软质相相应增加，在a中的白色Ni相呈片状分布，而条状灰色MoS2相短且颜色较浅，随着石墨含量的增加，白色相逐渐由片状分布变成条状分布，而灰色相片条逐渐变宽变长，d中已可明显看到呈片状分布的灰色相，而白色片条已明显被灰色相所掩盖。

　　另外，涂层中还存在一些点状分布的孔隙，对4种涂层孔隙率的测试结果明，涂层的孔隙率随着石墨含量的而逐渐增加，不含石墨的涂层No.1的空隙率为255%，而加入90%石墨的涂层No.4的空隙率增加到724%.孔隙是涂层的主要特征之一，对涂层的性能有显著的影响。喷涂过程中，涂层孔隙的多少受粒子的熔化状态、熔滴的铺展程度、凝固时的体积变化等因素的影响<5-6>.由于Ni包MoS2为包敷粉，内层的MoS2与外层的Ni受热条件不同，在撞击基体面时，粒子变形铺展不充分，降低了涂层的致密化塑性变形程度，在涂层中形成了一定量的孔隙。随着石墨的加入，在喷涂过程中，部分石墨与氧气发生反应，生成一些CO2或CO气体存在于熔融颗粒中，当温度降低时，融熔颗粒凝固收缩，过饱和的气体从涂层中溢出，形成一些孔隙，随着喷涂粉末成分中石墨含量的增加，石墨润滑相含量增加的同时，喷涂过程中形成气体的概率也增加，从而使得涂层中的孔隙增加。

　　涂层的结合强度不同石墨含量的4种涂层的抗拉结合强度分别为307MPa、269MPa、231MPa、166MPa（取3次试验的平均值），随石墨含量的增多，涂层的抗拉结合强度值依次减小。涂层的结合强度主要取决于粘结强度和内聚强度，涂层与基体的粘结强度主要与基体或粘结层的面活化程度、涂层边界上的应力状态相关<5，8>，而涂层的内聚强度主要受涂层的物相组成、孔隙率的大小及涂层结构的均匀性的影响<7>.

　　涂层中白色Ni相是基体材料，起支撑和粘结作用，增强涂层的结合强度；条形灰色软质MoS2和石墨相主要起润滑作用，其自身强度很低，在涂层内部是潜在的裂纹源，受到拉伸载荷作用时，软硬两相结合处易造成应力集中，首先产生微裂纹，造成涂层结合强度下降。由金相显微组织分析可知，No.1涂层的硬质Ni相的含量和结构均匀性、致密性均优于其它涂层，4种涂层中起粘结强化作用的Ni相的含量顺序为No.1>No.2>No.3>No.4；相应涂层的软质相和孔隙的含量顺序为No.1No.2>No.3>No.4的变化趋势。