碳化物強化鎳基噴焊層組織及磨損性能的研究.pdf

1、在機械零部件的主要失效方式——磨損、斷裂、腐蝕中，磨損占到了3/5～4/5。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年在磨損方面造成的經(jīng)濟損失是非常嚴重的，應(yīng)用摩擦學(xué)知識可節(jié)約的潛能在千億以上。開發(fā)抗磨材料或在材料表面熔覆耐磨層，提升材料的抗磨性，延長其使用壽命，對于社會經(jīng)濟效益及工程應(yīng)用有重大意義。
　　本文選取鎳基合金粉末Ni60A，利用等離子噴焊技術(shù)，在Q235A鋼板上制備鎳基噴焊層，通過金相分析、硬度分析、X射線衍射分析、掃描能譜分析、干式往

2、復(fù)摩擦磨損性能分析及干式橡膠輪磨粒磨損性能分析，研究噴焊層的性能。為進一步強化鎳基噴焊層，利用的二相強化理論，向其中加入不同類型、不同含量的碳化物（NbC、VC、WC），從而制成碳化物增強的鎳基合金噴焊層。利用上述分析方法，探究在不同類型及其含量下，碳化物加強鎳基噴焊層組織及磨損性能。
　　結(jié)果表明，Ni60A合金噴焊層成型良好，噴焊層的基體組織為γ-Ni，其中固溶了大量Cr，F(xiàn)e原子。噴焊層中存在有明顯的近六邊形碳化物M7C3，

3、X射線結(jié)合能譜分析表明其為(Cr，F(xiàn)e)7C3碳化物，這類碳化物硬度高，能夠有效抵抗材料磨損。在高速往復(fù)摩擦磨損試驗條件下，Ni60A噴焊層中出現(xiàn)較多劃痕并伴隨犁溝的產(chǎn)生，其磨損量為0.0217mm3；磨粒磨損試驗中，其磨損失重為0.1046g。
　　在Ni60A中添加NbC后，噴焊層中晶粒細化，NbC呈現(xiàn)菱形或斷面不規(guī)則多邊形鑲嵌于基體或與碳化物聯(lián)生結(jié)晶。噴焊層硬度隨 NbC添加量的增加而有所提高。摩擦磨損實驗中，摩擦系數(shù)較Ni

4、60A降低，磨損量則隨NbC添加量的增加呈先下降而后上升的趨勢，添加10％NbC的噴焊層摩擦磨損性能最優(yōu)，磨損量較Ni60A噴焊層降低23.96%，其磨痕形貌中存在一定的塑性流動，呈現(xiàn)出粘著磨損特征；磨粒磨損試驗中，NbC含量為10%時其磨損量最小，為0.0619g，抗磨性能是Ni60A噴焊層的1.68倍。
　　添加VC后制成的鎳基噴焊層，由于轉(zhuǎn)移弧溫度很高，VC將發(fā)生分解，使得部分V原子固溶于基體，造成基體周圍C濃度較高，有利于

5、碳化物形核與長大，故而基體周圍存在較多的短小硬質(zhì)相，對基體進行保護。摩擦磨損試驗中，噴焊層摩擦系數(shù)明顯降低，出現(xiàn)層片狀剝落及剝落坑，以疲勞磨損為主；而在磨粒磨損測試中，VC含量為5%時其磨損量最小，為0.0950g，抗磨性能是Ni60A噴焊層的1.1倍。
　　添加WC制備的噴焊層，WC沉底現(xiàn)象嚴重，部分熔解的WC隨其添加量的增加逐漸由層片狀轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀嵌于基體，噴焊層的性能會提升。其硬度隨著WC添加量增加有所增加，近熔合線附近由于W