等離子熔覆WC-TiC-Ni復(fù)合涂層的制備及性能研究.pdf

1、磨損是工業(yè)領(lǐng)域和日常生活中最常見的失效形式，是造成材料和能源浪費(fèi)的重要原因。提高材料的耐磨性是當(dāng)前亟待解決的重要問題。材料磨損一般從表面磨損開始，因此通過合理的表面防護(hù)方法提高材料表面耐磨性進(jìn)而延長材料構(gòu)件的服役壽命是解決材料表面磨損的重要方法。
　　為了提高鋼板表面的耐磨性能，本課題使用等離子熔覆技術(shù)在45鋼鋼板表面熔覆制備耐磨涂層，并研究熔覆合金層的組織與性能。熔覆的合金粉末選擇以Ni-Cr-B-Si系(Ni60A)為主，加入

2、不同比例的Ni-WC粉末，使其充分混合以制備WC-Ni合金。然后使用OM、XRD、EPMA、FE-SEM等儀器，涂層的組織結(jié)構(gòu)和物相進(jìn)行分析研究，利用顯微硬度儀、磨損試驗(yàn)機(jī)和三維形貌儀等設(shè)備對比研究涂層在顯微硬度、耐磨性等方面的性能。再以WC-Ni合金體系為研究基礎(chǔ);加入不同含量的TiC，進(jìn)而制備耐磨性能更佳的WC-TiC-Ni涂層。同樣采用相關(guān)的儀器設(shè)備對WC-TiC-Ni涂層的組織結(jié)構(gòu)、物相成分和力學(xué)性能進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：

3、r>　　(1) WC-Ni熔覆層與基體結(jié)合良好、組織均勻、成型連續(xù)美觀。當(dāng)WC增加到45％時熔覆層表面開始出現(xiàn)氣孔，且隨著WC含量的增加熔覆層表面氣孔量增多。在熔覆過程中WC發(fā)生部分氧化脫碳反應(yīng)而生成W2C，W2C進(jìn)一步氧化反應(yīng)生成W2(C，O)，W2(C，O)分解為一氧化碳與單質(zhì)W。
　　(2)隨著WC含量的增加，過剩的WC與反應(yīng)生成的W2C及富集于晶界的Cr3C2、Cr7C3、 Cr23C6等鉻的化合物白色形成魚骨狀結(jié)構(gòu)，且隨

4、著WC的進(jìn)一步增多魚骨狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為棒狀結(jié)構(gòu)組織。
　　(3)隨著WC含量的增加熔覆層的顯微硬度明顯增加，在200gf載荷作用下，WC含量為55％時熔覆層的平均硬度達(dá)到最高值944.27HV。隨著WC含量的增加涂層的摩擦系數(shù)增大，耐磨性能呈增強(qiáng)，當(dāng)WC含量為45％時WC-Ni涂層的耐磨性能最佳。WC含量為55％時，由于粘結(jié)相的相對減少耐磨性能降低。
　　(4) WC-TiC-Ni熔覆層組織均勻致密，涂層與基體材料形成良好的冶金

5、結(jié)合，整體無明顯裂紋、氣孔缺陷。結(jié)合區(qū)域?qū)挾仍?0～30μm，結(jié)合區(qū)附近的涂層材料組織呈樹枝狀晶和等軸晶生長。
　　(5) WC-TiC-Ni熔覆層中Ti多以碳化物的形式存在，而Cr多以Ni的化合物存在。主要原因是:Ti元素的活潑性比Cr的活潑性強(qiáng)，另外TiC形成的吉布斯自由能比CrxCy要低，因此Ti元素比Cr元素與C的親和力強(qiáng)。WC-TiC-Ni熔覆層中的TiWC2化合物使涂層的硬度得到進(jìn)一步強(qiáng)化，增強(qiáng)涂層的紅硬性，從而減緩?fù)?/p>