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不同温度下Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学特性研究
摘要：
本文针对Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学特性进行了研究，主要采用了室温和高温两种不同条件下的摩擦实验，探究了Fe-AlCr_3C_2复合涂层在不同温度下的摩擦行为，并分析了该复合涂层在不同温度下的摩擦机制。研究结果表明，在高温条件下，Fe-AlCr_3C_2复合涂层表现出更好的摩擦学性能，并且表面磨损率较低。
1.引言
Fe-AlCr_3C_2复合涂层是一种具有很高应力应变容限和热稳定性的涂层材料[1]。该材料可广泛应用于航空、汽车、电子、机械等领域，有效提高了材料的耐磨性和抗腐蚀性，从而延长了使用寿命[2]。在实际应用中，Fe-AlCr_3C_2复合涂层通常会遭受高温和高压等极端环境的影响[3]。因此，研究Fe-AlCr_3C_2复合涂层在不同温度条件下的摩擦学性能，对于深入理解该材料的结构和性能具有重要意义。
2.实验方法
2.1实验材料
本实验所采用的Fe-AlCr_3C_2复合涂层采用热喷涂技术制备[4]，其厚度为60μm。
2.2实验装置
本实验采用了MM-200型摩擦磨损试验机进行摩擦性能测试。实验过程中采用了恒定负载和恒定速度两种不同模式，以便得到不同工况下Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学性能[5]。
2.3实验步骤
首先，制作Fe-AlCr_3C_2复合涂层试样，试样尺寸为20mm×10mm×2mm；
然后，在不同温度下（室温和400°C），采用MM-200型摩擦磨损试验机测试试样的摩擦学性能；
对实验数据进行处理和分析，得到Fe-AlCr_3C_2复合涂层在不同温度下的摩擦学特性。
3.结果与分析
3.1室温条件下的摩擦学性能
在室温条件下，Fe-AlCr_3C_2复合涂层表现出较好的摩擦学性能。实验结果表明，随着负载的增加，摩擦系数先快速上升，然后逐渐趋近于稳定状态。在恒定负载情况下，Fe-AlCr_3C_2复合涂层的磨损率比较低。这说明该涂层材料具有较好的耐磨性能。
图1室温下Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学性能
3.2高温条件下的摩擦学性能
在高温条件下，Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学性能得到了进一步提升。实验结果表明，在恒定负载和恒定速度模式下，涂层的摩擦系数均明显下降。在400°C的高温条件下，涂层的表面磨损率比在室温下更低。这说明该复合涂层材料具有较好的耐高温性能和摩擦性能。
图2高温下Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学性能
3.3不同温度下摩擦机理的变化
通过对实验结果的分析，可以发现Fe-AlCr_3C_2复合涂层在不同温度下的摩擦机理存在一定的差异。在室温条件下，材料表面磨损主要由颗粒磨损、表面剥落和微裂纹产生所致；而在高温条件下，摩擦表面会发生氧化、硬化等反应，从而形成具有很高抗氧化性的摩擦试样表面。因此，在高温条件下，Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦系数明显下降，表面磨损率也较低。
4.结论
本文通过对Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦学性能进行研究发现：该复合涂层在高温条件下表现出更好的耐磨和摩擦性能，表面磨损率较低；在不同温度下，Fe-AlCr_3C_2复合涂层的摩擦机理存在差异，高温下摩擦表面会发生氧化和硬化等反应。这些研究结果为进一步开发和应用该涂层材料提供了有益的参考。
参考文献：
[1]唐晓锋，马晋勇.Fe-AlCr_3C_2复合涂层的高温抗氧化性[J].轻合金加工技术,2019,47(11):71-76.
[2]万鹏翔.基于控制温度技术的Fe-AlCr_3C_2复合涂层优化设计[J].黑龙江科技学院学报,2021,35(1):11-17.
[3]郭阳.Fe-AlCr_3C_2/MoO_2复合涂层的制备与性能研究[D].北京航空航天大学,2018.
[4]黄勇，王雪.Fe-AlCr_3C_2复合涂层微观组织与磨损性能研究[J].长春工业大学学报,2020,16(1):17-24.
[5]何遥，顾柯.Fe-AlCr_3C_2复合涂层的制备及其在高温环境中的磨损性能[J].材料导报,2020,34(5):63-67.