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)體可以在制備過程中通過原位反應(yīng)生成，增強(qiáng)體尺寸細(xì)小，分布彌散，表而無污染，與金屬基體浸潤性好，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。通過電

2、子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、顯微硬度測試儀、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枝晶和胞狀晶;底部為平面晶。枝晶的生長方向垂直于平界面，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、長方形、三角形等狀。原位自生的WxC顆粒無缺陷，WxC內(nèi)部未發(fā)生開裂，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，