摘 要
汽车发动机气缸的磨损失效受到人们越来越广泛的关注。本文分析了发动机气缸内壁磨损失效的原理，总结出了对于发动机气缸内表面性能的要求，并且以此为依据找出适用于制备气缸内壁涂层的材料，并采用等离子喷涂并经过火焰重熔在 Q235 钢板上分别制作了 FeCrBSi、Ni60、Ni60-WC、Ni60-WC-Mo 四种材料的涂层，着重分析了几种涂层经过重熔之后性能的改善。利用扫描电镜、X 射线衍射研究了涂层的相成分和显微结构，并对涂层的结合强度、硬度、孔隙率及摩擦性能进行了测试。
实验结果和研究分析表明：等离子喷涂涂层组织为扁平状粒子层状叠加结构，部分层状粒子之间存在缝隙、气孔， 喷涂层结构比较疏松，内部显微硬度不均匀，在组织疏松处硬度值降低。在镍基碳化钨涂层中，未熔碳化钨与周围基体金属结合不够牢固，在高应力磨损条件下容易脱落。FeCrBSi、Ni60 涂层中硬质相主要为铬的硼化物和碳化物，Ni60-WC、Ni60-WC-Mo 涂层中分别增加硬质相 WC 和 Mo2C，WC 的加入明显增加涂层的硬度。
涂层与基体之间以机械结合为主。在经过火焰重熔之后，涂层中缝隙、气孔消失，组织结构致密，硬质相分布均匀。在 Ni60-WC 涂层中，未熔 WC 颗粒与周围金属结合牢固，在摩擦过程中没有出现硬质相脱落。在重熔过程中 WC 发生分解，生成的 W2C 硬度极高。Mo 的加入会改善镍基碳化钨的结合强度，降低涂层的摩擦系数。涂层与基体之间为冶金结合。经过重熔以后，涂层硬度明显增加，且涂层内部硬度分布均匀，Ni60-WC-Mo 涂层增幅最大，显微硬度可提高约 1.8 倍，是相同条件下 Ni60 涂层的 1.4 倍，是 FeCrBSi涂层的约 2 倍。Ni60-WC-Mo 涂层经过重熔之后耐磨性能比原始涂层提高近 3 倍，是相同条件下 Ni60 耐磨性能的 2.5 倍，是 FeCrBSi 涂层的近 4 倍。
关键词：发动机气缸，等离子喷涂，重熔，显微结构，涂层性能
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