激光熔覆原位合成碳化鎢增強(qiáng)鎳基表面復(fù)合材料的研究.pdf

1、金屬基陶瓷復(fù)合涂層既有金屬的強(qiáng)韌性，又有陶瓷材料良好的耐蝕性、耐高溫性、耐磨性和抗氧化性。采用原位自生技術(shù)制備金屬基陶瓷涂層，增強(qiáng)體可以在制備過(guò)程中通過(guò)原位反應(yīng)生成，增強(qiáng)體尺寸細(xì)小，分布彌散，表而無(wú)污染，與金屬基體浸潤(rùn)性好，可改善增強(qiáng)體與粘接金屬之間的界面結(jié)合。
　　本文研究了采用不同配比的Ni25/(WO3+C)復(fù)合粉體原位自生的涂層的微觀組織、物相組成、涂層脆性、顯微硬度、摩擦磨損等性能的變化規(guī)律，并深入分析了磨損機(jī)理。通過(guò)電

2、子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、顯微硬度測(cè)試儀、WS-2005涂層附著力自動(dòng)劃痕儀、CFT-Ⅰ型多功能材料表面綜合性能測(cè)試儀等儀器手段研究了涂層的組織和性能。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)涂層預(yù)置粉末的厚度選用1.5mm，最佳的工藝參數(shù)為:電流為300A，脈寬為1.6ms，頻率為30Hz，速度為2mm/s。稀釋率較低，涂層與基體熔覆良好表面光滑平整，宏觀形貌優(yōu)異，涂層厚度為200-300μm。
　　(2)

3、涂層的頂部組織大多為細(xì)小枝晶和細(xì)小等軸晶;涂層的中部為方向各異的樹(shù)枝晶和胞狀晶;底部為平面晶。枝晶的生長(zhǎng)方向垂直于平界面，平行于激光熔覆的傳熱方向。復(fù)合涂層主要由(Fe)Ni固溶體、Cr7C3、Cr23C6、Fe3W3C、W2C、WC等物相所構(gòu)成。WxC的大小約為0.5-2μm，形態(tài)呈顆粒狀、長(zhǎng)方形、三角形等狀。原位自生的WxC顆粒無(wú)缺陷，WxC內(nèi)部未發(fā)生開(kāi)裂，且WxC與周圍基體結(jié)合良好。
　　(3)涂層的硬度明顯高于基體的硬度;

4、并且隨著(WO3+C)含量增加，復(fù)合涂層的顯微硬度也逐漸上升。最高硬度達(dá)704HV0.2，約為基體的3.5倍。
　　(4)相比45鋼基體，涂層的摩擦系數(shù)較低，當(dāng)復(fù)合粉體中(WO3+C)含量低于40％時(shí)，摩擦系數(shù)隨(WO3+C)含量的增加而逐漸降低;(WO3+C)含量上升到50％時(shí)摩擦系數(shù)反而上升。(WO3+C)含量為40％時(shí)摩擦系數(shù)與高鉻鑄鐵耐磨鋼Cr15Mo3的摩擦系數(shù)相近，取到了很好的減摩作用。
　　(5)10％-30％

5、(WO3+C)的涂層的磨損區(qū)域存在一些凹坑和磨屑，主要磨損機(jī)理為粘著磨損和磨粒磨損;40％(WO3+C)和50％(WO3+C)的涂層的磨損區(qū)域存在一些磨屑和微裂紋，磨損機(jī)理主要為磨粒磨損和脆性剝落。
　　(6)利用激光輻照，在Ni25、WO3、 Al和C粉末之間發(fā)生鋁熱反應(yīng)原位合成WxC復(fù)合涂層。反應(yīng)產(chǎn)物物相組成為WC、W2C、W3C、和Al2O3相，WxC相為白色顆粒狀，尺寸小于200nm，主要分布在(Fe)Ni固溶體的晶界上，