圖2（略）所示為滑動干摩擦條件下磨痕形貌SEM照片。可以看出，磨痕表層均呈現明顯犁溝特征，微切削和犁削是造成涂層材料流失的主要機制。這是由于在滑動磨損過程中，銷試樣的金剛石磨頭可以磨削涂層中的軟、硬質點，并可犁去部分涂層。

    在圖2(a和b)中都可觀察到沿滑動方向的塑性流動跡象，說明等離子熱噴涂鈷基合金涂層的塑性較好；但Greatwall-1涂層中的WC強化相含量較X-40涂層的低，故更易發生塑性變形。圖2(a)表明金剛石磨頭對Greatwall-1涂層的層狀結構的犁削和破壞很嚴重，而圖2(b)中涂層的犁溝最為平整，顯示X-40涂層的韌性和層間結合較好。因此在滑動摩擦磨損條件下，X-40涂層的耐磨性遠優于Greatwall-1涂層。

    Cr3C2-NiCr涂層在滑動磨損過程中形成典型的網狀裂紋[見圖2(c)]。這預示硬度略高的Cr3C2-NiCr涂層的脆性很大。在壓應力和拉應力的反復作用下，脆性涂層易產生微裂紋，并沿層間擴展造成涂層的斷裂和剝離，對其耐磨性不利。但在平穩加載試驗條件下，裂紋尚未造成Cr3C2-NiCr層狀結構的大片剝離，故其耐磨性雖低于鈷基合金的X-40涂層，卻仍優于Greatwall-1涂層。

    2.2     沖擊載荷下涂層的耐磨性

    在單擺沖擊劃痕條件下，由于劃頭為硬質合金，所加載荷的變化率極大(在本試驗條件下加載率最高可達到1×104N/s)，材料磨損機制包括鑿削和斷裂。比能耗[6]包含表面材料的塑性變形功、斷裂功、新表面形成能以及劃頭與材料間的摩擦功等，能較好地反映材料的抗沖擊和磨粒磨損行為。3種涂層的比能耗e隨劃痕深度變化的關系曲線如圖3（略）所示。可以看出， 在劃痕較淺時，比能耗隨著劃痕深度的增加而迅速下降，而達到一定深度后變化趨于平穩。這是由于隨著劃痕深度的增加，劃痕表面積的增長率低于體積的增長率，即材料在磨損過程中消耗在界面上的能量增長遠遠低于消耗在體積上的增長，因而劃痕較深時表面積增加所造成的影響越來越小。

    采用相同劃痕深度所對應的比能耗或曲線平穩變化階段的比能耗作為判據，對材料的抗沖擊磨損性能進行比較。與平穩加載下不同，在本試驗范圍內，動態加載下Cr3C2-NiCr涂層的抗沖擊磨損性能不如Greatwall-1涂層，可見硬而脆的Cr3C2-NiCr涂層對沖擊加載條件下的磨損較敏感。

    在單擺沖擊劃痕過程中，劃頭可逐層犁削材料并產生新的表面，相應地可以測得不同的能量損耗，這表明分開一定量鍵合原子與消耗的能量有關。因此可將單位劃痕表面所消耗的能量近似視作材料的內聚結合能，并將其作為涂層內聚結合強度的判據。計算每種涂層的兩條劃痕，得到X-40的內聚結合強度判據為0.100J/mm2，Cr3C2-NiCr的為0.091J/mm2，Greatwall-1涂層的為0.040J/mm2。值得注意的是，上述涂層內聚結合強度判據排序同涂層的滑動磨損性能排序相同。這表明在平穩加載條件下，3種涂層的耐磨性可能主要取決于熱噴涂層的層狀結構的內聚強度。

    圖4（略）所示為單擺沖擊劃痕條件下3種涂層劃痕的SEM形貌照片。由圖4(a)可見，Greatwall-1涂層在硬質劃頭沖擊加載的犁削作用下產生嚴重塑性變形，劃痕表面出現明顯的層狀剝離現象，大量磨屑被推擠到劃痕兩側，表明這種涂層的層間結合力較弱。這是由于Greatwall-1涂層中Si含量較高，Si在噴涂過程中可能以脆性夾雜相存在于合金相中，影響合金的相互融合所致。X-40涂層在硬質劃頭沖擊加載的鑿削和犁削作用下，塑性變形較輕微[圖4(b)]；在劃痕表面出現與滑動方向成45°角的細密微裂紋，被鑿削下來的少量涂層材料仍保留在劃痕兩側。表明這種涂層有一定的變形能力，而且其塑、脆性能比較適中。而由圖4(c)可見，Cr3C2-NiCr涂層在硬質劃頭沖擊加載的鑿削作用下幾乎不發生塑性變形，劃痕表面出現與滑動方向成45°角的較長裂紋，大量較薄的層狀脫落出現在劃痕兩側。被鑿碎的材料完全從基體中脫離，呈現較明顯的脆性斷裂特征。Cr3C2-NiCr涂層的變形能力和韌性最差，這是由碳化鉻的性質決定的。