稀土改性熱噴涂WC-12Co涂層的制備及表征.pdf

1、本課題采用超音速火焰熱噴涂技術(shù)在45＃鋼表面制備不同CeO2添加劑含量的WC/12Co金屬陶瓷涂層，通過(guò)試驗(yàn)分析來(lái)研究其組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，闡明稀土元素對(duì)該系涂層的改性規(guī)律，尋找最佳稀土添加劑含量。
　　根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)程及前期試驗(yàn)結(jié)果，課題的研究?jī)?nèi)容分成兩個(gè)階段，即涂層成分初選試驗(yàn)和最終對(duì)比試驗(yàn)。前一階段應(yīng)用國(guó)產(chǎn)的超音速火焰噴涂設(shè)備制備了稀土含量分別為0wt.％、0.5wt.%、1.0wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%的五種WC

2、/12Co涂層進(jìn)行初選試驗(yàn)。對(duì)五種初選涂層進(jìn)行了物相分析，并測(cè)試了氣孔率、硬度及摩擦磨損性能。結(jié)果表明：由于試驗(yàn)設(shè)備和操作技術(shù)的限制，涂層氣孔率普遍較高，導(dǎo)致硬度與耐磨性低下。但盡管如此，五種涂層均未出現(xiàn)明顯的脫碳現(xiàn)象，并且隨著CeO2添加量的增加，涂層硬度呈現(xiàn)先增加后稍有下降的趨勢(shì)，磨損失重量呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，說(shuō)明稀土對(duì)涂層有明顯的改性作用。為進(jìn)一步尋找稀土加入的最佳含量，初步選定添加量為1.5wt.%、2.0wt.%的兩種綜合性能

3、較好的涂層與未添加稀土的涂層進(jìn)行最終對(duì)比試驗(yàn)。
　　第二階段采用國(guó)外進(jìn)口的超音速火焰噴涂設(shè)備制備了稀土添加量為0wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%的三種涂層，并對(duì)三種涂層進(jìn)行了物相分析、顯微組織分析、氣孔率及力學(xué)性能測(cè)試。
　　對(duì)三種涂層的XRD物相分析表明，稀土元素的加入有效抑制了WC的脫碳，故涂層未出現(xiàn)明顯的氧化脫碳現(xiàn)象。對(duì)三種涂層顯微組織分析表明，涂層的致密度相對(duì)較高，涂層具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)塊狀的WC顆粒在

4、粘結(jié)相Co中的彌散分布狀態(tài)，稀土元素的加入抑制了晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化了顯微組織；界面結(jié)合處的顯微組織分析表明，涂層與基體的結(jié)合較好；涂層結(jié)合處的線(xiàn)掃描分析結(jié)果表明，WC、Co和CeO2在涂層中分布均勻，未出現(xiàn)明顯的偏聚現(xiàn)象。
　　力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：較之于不添加稀土的W′0涂層，兩種經(jīng)稀土改性的WC/12Co涂層的力學(xué)性能均有明顯提高，尤其是添加量為1.5wt.%的W′3涂層，其顯微硬度提高了42%，彈性模量提高了14.9%，結(jié)合強(qiáng)度