鑄鋼表面鎳基熔覆層不同微區(qū)組織分析與摩擦磨損性能研究.pdf

1、金屬基陶瓷復(fù)合材料對于各種形式的磨損都具有較好的抵抗能力，這得益于其將硬質(zhì)顆粒和強(qiáng)韌基體的優(yōu)勢相結(jié)合。其中碳化鎢增強(qiáng)鎳基合金被廣泛應(yīng)用于提高在磨損、腐蝕和沖擊工況下機(jī)械裝備的使用壽命，比如刀具、模具和采礦設(shè)備等。本文中對于運(yùn)用真空熔覆技術(shù)在碳鋼表面制備的碳化鎢和（或）石墨改性鎳基合金復(fù)合涂層的組織進(jìn)行了詳細(xì)的分區(qū)研究，并針對不同成分的涂層進(jìn)行了室溫下的摩擦磨損性能測試。
　　實驗結(jié)果表明：用真空熔覆方法在低碳鋼表面制備的包含有一個

2、鎳基（Ni60A）過渡層和一個碳化鎢增強(qiáng)鎳基復(fù)合層的混合涂層的組織均勻致密，涂層和基體之間形成了有效的冶金結(jié)合。整個涂層可以分為四個部分，分別是復(fù)合區(qū)，過渡區(qū)，熔合區(qū)和擴(kuò)散影響區(qū)。WC在復(fù)合區(qū)中呈網(wǎng)狀非連續(xù)分布，將鎳基合金基底分隔成一個個圓球形區(qū)域，形成類似于織構(gòu)的組織形貌。球形區(qū)域主要由鎳基固溶體、共晶組織和硬質(zhì)相（包括 Cr7C3、 Cr23C6和CrB）組成。過渡區(qū)由Cr7C3、Cr23C6、CrB、共晶相和鎳基固溶體相組成。熔合

3、區(qū)包含兩個組成部分，即靠近涂層的鎳基固溶體和靠近基體的呈短棒狀定向生長的鐵基固溶體，由于 B元素的擴(kuò)散造成擴(kuò)散影響區(qū)的組織構(gòu)成發(fā)生變化。
　　在基底和復(fù)合涂層之間添加單一鎳基合金過渡層對于增強(qiáng)涂層與基底的結(jié)合性能和復(fù)合涂層組織的均勻性都有積極作用。單一的Ni60A涂層由鉻化物硬質(zhì)相及鎳基固溶體組成，涂層中存在不連續(xù)的無硬質(zhì)相析出區(qū)域。Ni60A+G（石墨）涂層和Ni60A+WC+G涂層中G的加入會降低涂層的致密性和WC顆粒分布的均

4、勻性，且G在涂層中的分布并不均勻，涂層上部多于其他位置。過渡層的組織組成和相組成并不會受復(fù)合涂層成分影響。而熔合區(qū)的范圍大約為50μm至80μm，擴(kuò)散影響區(qū)的范圍約為210μm至280μm。
　　在真空熔覆過程中，WC在鎳基合金中逐漸發(fā)生溶解，生成一種具有規(guī)則幾何形貌的大塊狀間隙相M3(B,C)2,其中M為Cr、Ni、Fe和W，并且隨著保溫時間的延長 WC的溶解程度加劇。在 M3N2相的內(nèi)部還有另一種非常少量的呈斑點狀分散分布的相