等離子噴涂-噴焊Ni-WC涂層制備及顯微組織細(xì)化機(jī)制計(jì)算.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于機(jī)械設(shè)備零部件的使用壽命提出了越來(lái)越高的要求，而其核心為提升零部件的表面性能。等離子噴涂和等離子噴焊作為表面工程技術(shù)中重要的強(qiáng)化方法，采用其對(duì)失效工件的表面進(jìn)行再制造，不僅可以恢復(fù)工件的尺寸和形狀，甚至?xí)@得更加優(yōu)異的耐磨和耐腐蝕性能。
　　本文以Ni基WC復(fù)合涂層為研究對(duì)象，分別通過(guò)等離子噴涂和等離子噴焊技術(shù)制備了兩種硬質(zhì)合金涂層，研究其顯微組織和耐磨性的演變規(guī)律以及涂層中主要耐磨相WC和W2C的微觀

2、力學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上，采用第一性原理的方法，研究了LaAlO3/Ni界面和LaAlO3/WC界面的結(jié)合功、界面能和界面鍵合等性質(zhì)，分析了稀土夾雜物L(fēng)aAlO3對(duì)于Ni基體組織和WC的細(xì)化機(jī)制。最后，通過(guò)研究TiC/WC的界面性質(zhì)，判斷了TiC對(duì)于WC的細(xì)化機(jī)制。
　　等離子噴涂涂層和基體之間是以機(jī)械結(jié)合為主，而等離子噴焊涂層和基體之間則以冶金結(jié)合為主。前者組織中有大量未熔解的WC顆粒，部分Cr7C3、Cr3C2等鉻的碳化物；而后者

3、只有少量未完全熔解的WC顆粒，大量W-Cr-Ni-Fe-C五種元素組成的二次相，部分Cr7C3、Cr3C2等鉻的碳化物。噴涂層的耐磨性是噴焊層的1.5倍左右。計(jì)算結(jié)果表明，在各種W-C化合物當(dāng)中，h-WC、β-W2C和γ-W2C為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，ε-W2C處于亞穩(wěn)態(tài)，α-W2C和c-WC為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。所有W-C化合物中的化學(xué)鍵均為金屬鍵、離子鍵和共價(jià)鍵的混合鍵。h-WC的各個(gè)彈性模量均為最大值，只有其表現(xiàn)出脆性，其余的五種W-C相則表現(xiàn)出一定

4、的延展性。h-WC的理論硬度值最高，c-WC的理論硬度值最低。所有W-C相均展現(xiàn)出一定的彈性各向異性。
　　對(duì)于LaAlO3/Ni界面，在ΔμAl的大多數(shù)范圍內(nèi)，LaAlO3/Ni界面的界面能總有處于Ni的液固界面能σNi(l)/Ni(s)以下的部分，此時(shí)LaAlO3可作為Ni的異質(zhì)形核核心。對(duì)于LaAlO3/WC界面，當(dāng)ΔμAl處于較低水平時(shí)，LaO3-W終止型界面的界面能接近于零，說(shuō)明其具有超高的穩(wěn)定性。相對(duì)于其他終止類(lèi)型的界