等離子熔覆WC-TiC-Ni復合涂層的制備及性能研究.pdf

1、磨損是工業(yè)領域和日常生活中最常見的失效形式，是造成材料和能源浪費的重要原因。提高材料的耐磨性是當前亟待解決的重要問題。材料磨損一般從表面磨損開始，因此通過合理的表面防護方法提高材料表面耐磨性進而延長材料構件的服役壽命是解決材料表面磨損的重要方法。
　　為了提高鋼板表面的耐磨性能，本課題使用等離子熔覆技術在45鋼鋼板表面熔覆制備耐磨涂層，并研究熔覆合金層的組織與性能。熔覆的合金粉末選擇以Ni-Cr-B-Si系(Ni60A)為主，加入

2、不同比例的Ni-WC粉末，使其充分混合以制備WC-Ni合金。然后使用OM、XRD、EPMA、FE-SEM等儀器，涂層的組織結構和物相進行分析研究，利用顯微硬度儀、磨損試驗機和三維形貌儀等設備對比研究涂層在顯微硬度、耐磨性等方面的性能。再以WC-Ni合金體系為研究基礎;加入不同含量的TiC，進而制備耐磨性能更佳的WC-TiC-Ni涂層。同樣采用相關的儀器設備對WC-TiC-Ni涂層的組織結構、物相成分和力學性能進行研究。研究結果表明：

3、r>　　(1) WC-Ni熔覆層與基體結合良好、組織均勻、成型連續(xù)美觀。當WC增加到45％時熔覆層表面開始出現(xiàn)氣孔，且隨著WC含量的增加熔覆層表面氣孔量增多。在熔覆過程中WC發(fā)生部分氧化脫碳反應而生成W2C，W2C進一步氧化反應生成W2(C，O)，W2(C，O)分解為一氧化碳與單質W。
　　(2)隨著WC含量的增加，過剩的WC與反應生成的W2C及富集于晶界的Cr3C2、Cr7C3、 Cr23C6等鉻的化合物白色形成魚骨狀結構，且隨

4、著WC的進一步增多魚骨狀結構轉化為棒狀結構組織。
　　(3)隨著WC含量的增加熔覆層的顯微硬度明顯增加，在200gf載荷作用下，WC含量為55％時熔覆層的平均硬度達到最高值944.27HV。隨著WC含量的增加涂層的摩擦系數(shù)增大，耐磨性能呈增強，當WC含量為45％時WC-Ni涂層的耐磨性能最佳。WC含量為55％時，由于粘結相的相對減少耐磨性能降低。
　　(4) WC-TiC-Ni熔覆層組織均勻致密，涂層與基體材料形成良好的冶金

5、結合，整體無明顯裂紋、氣孔缺陷。結合區(qū)域寬度在10～30μm，結合區(qū)附近的涂層材料組織呈樹枝狀晶和等軸晶生長。
　　(5) WC-TiC-Ni熔覆層中Ti多以碳化物的形式存在，而Cr多以Ni的化合物存在。主要原因是:Ti元素的活潑性比Cr的活潑性強，另外TiC形成的吉布斯自由能比CrxCy要低，因此Ti元素比Cr元素與C的親和力強。WC-TiC-Ni熔覆層中的TiWC2化合物使涂層的硬度得到進一步強化，增強涂層的紅硬性，從而減緩涂