WCp-(Co+Cr)复合材料涂层组织及耐磨性能

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WC含量对铁基复合涂层组织与磨损性能的研究

第44卷第1期2021年3月南京师大学报(自然科学版)JOURNAL OF NANJING NORMAL UNIVERSITY(Natural Science Edition)Vol.44No.1Mar，2021doi：10.3969/j.issn.l001—4616.2021.01.005wc含量对铁基复合涂层组织与磨损性能的研究朱继祥打雷声・2,李帅S吴彦博打朱银锋S任悦3,刘亚峰打许海丽1(1.安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥230601)(2.安徽省工程机械智能制造重点实验室，安徽合肥230601)(3.北京理工大学材料学院，北京100081)［摘要］为了解决导辐零部件表面易磨损失效问题，采用激光熔覆在GCR15轴承钢表面制备了不同WC含量铁基复合熔覆层.分别通过SEM、EDS、XRD和磨损试验机对熔覆层微观组织、元素分布、物相组成和耐磨性能进行分析.结果发现,WC的添加量对合金熔覆层组织及性能影响较大.熔覆层与GCR15轴承钢基材冶金结合良好，熔覆层组织主要由胞状晶和等轴树枝晶组成,物相以Fe3W3C,Fe2W2C为主.熔覆层平均显微硬度随WC含量的增加而增加，其中WC含量为质量分数50%的熔覆层平均显微硬度最高，约为基材的3倍.在耐磨性能方面，磨损机理主要为磨料磨损和氧化磨损.随着熔覆层WC质量分数的增加,磨损量先减小后变大,WC含量为质量分数30%的熔覆层耐磨性能最佳.［关键词］激光熔覆，磨损性能,WC颗粒，铁基合金,微观组织［中图分类号］TG148［文献标志码］A［文章编号］1001—4616(2021)01—0028—07Research on the Microstructure and Wear Properties ofIron-Based Composite Coating with WCZhu Jixiang1,Lei Sheng1,2,Li Shuai1,Wu Yanbo1,Zhu Yinfeng1,Ren Yue3,Liu Yafeng1,Xu Haili1(1.School of Mechanical and Electrical Engineering,Anhui Jianzhu U niversity,Hefei230601,China)(2.Key Laboratory of Intelligent Manufacturing of Construction Machinery of Anhui Province,Hefei230601,China)(3.School of Materials Science and Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)Abstract：To solve the problem of serious wear and tear failure of guide roller parts,Fe-based composite cladding layers with different contents of WC were prepared for the surface of GCR15bearing steel by laser cladding technology.The microstructure，element distribution，phase composition and wear resistance of the cladding layer were analyzed by SEM，EDS，XRD and wear tester.The results show that the addition of WC has an apparent influence on the microstructure and properties of the alloy cladding layer.The cladding layer has good metallurgical bonding with GCR15bearing steel substrate.The microstructure of cladding layer is mainly composed of cellular crystals and equiaxed dendrites,and the main phase of it is Fe3W3C and pared with the substrate,the average microhardness of the cladding layer increases obviously with the increase of WC content.When the content of WC is50wt.%，the average microhardness of cladding layer is the highest，which is about three times higher than that of GCR15bearing steel substrate.In terms of wear resistance,the wear mechanism is mainly including abrasive wear and oxidation with the increase of WC mass fraction of cladding layer，the amount of wear decreases and then increases.The cladding layer with the30wt.%WC content has the best wear resistance.Key words:laser cladding,wear performance,WC particles, Fe-based alloy,microstructure导辊作为轧钢领域导卫装置设备中主要的零部件，具有优良的耐磨性、抗热疲劳性、抗氧化性和较高的抗冲击韧性等［1—2］.导辊在较为恶劣的工作环境中承受着较大交变热应力，而表面磨损破坏和裂纹剥落收稿日期：2020-07-03.基金项目：国家自然科学基金项目(51877001)、安徽省教育厅自然科学重点资助项目(kj2016A146)、安徽建筑大学科研项目(横20180022、AJ—CXY—KF—17—38).通讯作者:雷声，博士，教授，研究方向：材料成形技术.E-mail：leish1964@28朱继祥，等:WC含量对铁基复合涂层组织与磨损性能的研究是导致导辊部件失效的主要原因［3］.激光熔覆技术因其热量集中、加热冷却快、热影响区小等特点受到广泛关注片5〕.目前在零部件表面制备金属基复合涂层,碳化物、氮化物和氧化物陶瓷颗粒的加入可以有效提高涂层表面硬度和耐磨损特性.其中WC颗粒因其具备硬度高、润湿性好、热膨胀系数低等优点，可改善合金的微观组织结构，获得更好的机械性能和广泛应用［6］.余畅等［7］采用激光熔覆技术在45钢上制备了WC+ C^C；硬质相的铁基复合涂层，发现复合涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性.Chen等⑻采用激光增材技术制备高强度高韧性WC增强铁基复合材料,铁基复合材料具有良好的抗压强度，约为2833MPa，断裂应变约为32%.王黎明等⑼对不同含量的WC增强Fe基复合材料进行研究，发现随着WC含量的增加涂层硬度及致密度呈现增大到减小的趋势，质量分数30%WC的涂层孔隙率最低.Chen［i0］在碳钢表面制备了新型致密度高的NiAl/WC复合涂层，但存在严重的裂纹缺陷问题.与此对比,添加质量分数5%Fe可以减少NiAl/WC涂层的裂纹，获得低摩擦系数和最小磨损率的熔覆涂层.由于熔覆合金与WC硬化相热膨胀系数不同，以及激光熔覆的快速熔凝容易导致涂层中裂纹的产生.通过合理设计增强相WC含量,制备出无裂纹、无孔隙的高质量熔覆层，对于WC颗粒增强Fe基复合材料关键技术的研究，是目前需要解决的问题之一.针对导辊零部件主要磨损失效问题，原有铁基熔覆材料已不能满足导辊所需高耐磨性.以GCR15轴承钢为基体,采用同轴送粉激光熔覆技术，通过添加不同含量WC球形颗粒增强相,制备了WC铁基复合材料涂层.开展不同WC含量铁基复合涂层内部组织结构变化与耐磨性能之间影响机理的研究.确定最佳含量的WC铁基复合合金涂层，以获得致密性高耐磨性好的优良机械性能,可以为导辊零部件表面强化的广泛工业应用提供新技术理论支持.1实验材料及方法1.1实验材料及涂层制备实验选用GCR15轴承钢为基材，尺寸为(①50mmX①40mmX15mm)，选择经济性适中、机械性能优越的铁基合金作为激光熔覆材料,导辊原熔覆铁基合金材料成分如表1所示.WC球形颗粒粉末分别以质量分数为20%、30%、40%、50%的含量添加到铁基合金粉末中，经充分机械研磨混合均匀后真空干燥.激光熔覆实验采用型号LDM-4000激光器和型号为DPSF-2送粉器,选择氩气保护,熔覆工艺参数见表2,熔覆厚度约为1mm.表1铁基合金元素成分(质量分数，%)表2激光熔覆工艺参数Table1The main chemical composition of the alloy(wt.%)Table2Parameters of laser cladding process成分C Si Mo Ni Cr B Fe激光功率/kW扫描速度/(mm/s)熔覆速度/(mm/s)送粉速率/(g/min)含量0.140.97 1.04 1.4715.04 1.29Bal. 1.870.1301.2熔覆涂层性能表征将试样沿着垂直于激光器扫描方向线切割成尺寸为10mmX15mmX20mm的块状样品.通过日立SU8230型高新场发射扫描电子显微镜，观察熔覆层微观组织形貌,并分析样品熔覆层截面区域元素分布；通过Smart Lab X型射线衍射仪和Jade-6.5软件分析熔覆层的物相成分;通过HLN-11A型显微硬度计在切割面从熔覆层表面向基体处每隔0.1mm取点进行显微硬度测量;通过MMW-1型磨损试验机对不同WC含量的熔覆层进行磨损失重量测试.2结果与讨论2.1涂层微观组织分析熔覆层中微量元素Ni、B、Si具有脱氧造渣特性，有助于提高合金组织润湿性和避免涂层开裂［ii］.图1为不同WC含量熔覆层与基体微观组织形貌，可以看出在基材与熔覆层交界线处出现一条明显细窄结合带，涂层的稀释率较低并形成了良好的冶金结合,涂层组织致密性较高,未发现气孔或其它组织缺陷存在.熔覆层中球形亮白色为WC颗粒弥散分布铁基合金涂层中，部分WC发生了分解.由于WC质量分数大,导致熔覆层底部存在小部分WC颗粒.29南京师大学报(自然科学版)第44卷第1期(2021年)(a)20wt.%WC(b)30wt.%WC(c)40wt.%WC(d)50wt.%WC图1不同wc含量下熔覆层的SEM图Fig.1SEM microstructure of laser cladding with different content of WC图2分别为质量分数30%和质量分数50%WC含量的熔覆层不同区域SEM微观组织形貌图.激光熔池中合金温度梯度G和凝固速度R的比值G/R决定着熔覆层组织形态［12—14］，熔覆层组织形态对涂层机械性能有较大影响.图2(a)熔覆层底部与基材靠近区域，在基材快速冷却作用下发生激冷反应，晶粒组织生长伴随着外延特性并形成了垂直于基材界面的柱状树枝晶组织［15］.图2(c)熔覆层中部因为冷却速度较慢，散热较差导致枝晶发生了粗化和长大，形成了具有一定方向性的等轴树枝晶、分散存在少量枝晶间与枝晶共晶组织;图2(d)熔覆涂层表面与空气接触散热较快，在涂层顶层区域存在树枝晶和胞状晶组织.图2(e)、(f)分别为WC含量质量分数30%和质量分数50%熔覆层底部WC颗粒周边微观形貌，对图中不同区域成分分析如表3所示.在高能激光束下WC颗粒发生了部分溶解，球面边界外衍生出亮白色鱼骨状析出物(1,5处)，根据表3能谱分析析出物主要元素成分由Fe、W、Cr组成.1和5处Fe和W元素质量分数分别为38.69%、57.54%；46.10%、46.64%,并存在少量的Cr元素.可见析出物元素Fe、W含量比较高,结合图3XRD图谱可知，鱼骨状析出物主要为富钨化物Fe3W3C和卩°2冈2：存在少量Fe-Cr化合物.图2(f)WC颗粒中心区域3处存在烧损裂纹，由能谱分析显示该处Fe质量分数为21.52%和W质量(a)30wt.%WC底部(b)50wt.%WC底部(c)50wt.%WC中部(d)50wt.%WC顶部(e)30wt.%WC颗粒(f)50wt.%WC颗粒图2质量分数为30%和50%的WC熔覆层不同区域SEM微观组织形貌图Fig.2SEM microstructure of different areas of WC cladding layer with30wt・％and50wt・％content 30朱继祥，等:WC含量对铁基复合涂层组织与磨损性能的研究分数为35.96%,以及较高含量的041.30%,表明氧极易在裂纹处富集和Fe元素渗入到WC颗粒内部.主要因为WC自身热膨胀系数低、脆性大，且熔覆熔池的冷却过程中合金组织内部积聚大量热应力.当热应力值超过WC自身强度时表面将产生裂纹，从WC核中心向边缘扩散[9].结合表3能谱分析发现:图2（e）同一熔覆层内2处枝晶区域较1处枝晶间元素Fe含量增加较多，而元素W含量大幅度减少,表明少部分的WC溶解扩散在铁基合金里，距离WC颗粒越远W含量越少.在熔覆过程中WC颗粒在熔池中部分溶解并弥散分布于熔覆层中，与基体合金元素形成高强度Fe-W-Cr类化合物.熔池冷却过程中高强度Fe-W-Cr类化合物固溶于枝晶及枝晶间，起到固溶强化的作用.枝晶间区域6和共晶组织区域4成分均含有Fe、Cr、W元素，枝晶间相比共晶组织区域元素Fe含量略微减少，元素W含量近乎不变，而元素Cr含量略微提高，说明在鱼骨状析出物周边各元素成分含量均匀，无偏析现象.结合图3的XRD分析，推断出枝晶间析出主要为Fe；W强化相和Fe-Cr化合物.随着WC含量的增加在涂层内部的A区域等轴晶状组织分布更加均匀，共晶组织变的更为细小,且组织细化程度越高[i6].当WC含量质量分数50%时,涂层组织中由于WC含量的增加提高了熔体的相对黏度,气体未及时逸出导致一些孔洞缺陷存在，如图2（c）、（d）所示.综合分析各点成分比差异较大的原因，主要因为在熔覆过程中WC自身发生微溶.一方面，由于WC颗粒自身破裂和合金中铁元素渗入WC颗粒内部造成的元素成分差异.另一方面,溶解扩散在铁基合金中的W元素和C元素,与固溶于枝晶间铁元素生成新的硬化相，带来铁基熔覆层元素成分变化.表3不同WC含量下熔覆层EDS成分分析（质量分数，％）Table3Analysis of EDS composition of laser cladding coating under different content of WC（wt.%）组成元素Fe Cr O W区域质量分数30%WC熔覆层1238.6984.243.77—3.83—57.5411.94 3（WC缺陷处）21.52—41.3035.96质量分数50%WC熔覆层4578.8546.103.644.55—13.3746.64 670.277.94—17.362.2涂层物相分析图3为在WC含量质量分数30%、质量分数50%的熔覆层的XRD物相分析.在WC含量为质量分数30%的熔覆层XRD图谱中衍射峰最多，主要包含Fe s W s C、Fe；W；C、WC、W；C、Fe-Cr、Fe；W等;含质量分数50%的WC熔覆层主要包含物相Fe；W、Fe3W3C、WC、W；C、M7C3等;对比下发现熔覆层中随着WC质量分数的增加，衍生出的物相减少，并生成新硬化相M C3（M为Fe、Cr）[i7].W；C的存在验证了添加物WC在高温下的分解反应，并且熔覆层中铁元素可与未分解的WC颗粒和新生的W；C硬质相生成Fe3W3C[i8].在熔池内部中WC颗粒分解有助于W、C元素固溶到枝晶与枝晶间，由于W元素过饱和带来的晶格畸变,抑制了位错运动,阻碍晶界滑移，使得熔覆层合金固溶体的强度与硬度增加,起到固溶强化作用.已溶解的W和C元素与铁基合金其它元素发生反应生成Fe3W3C、Fe；W；C和M7C3新硬质相与未溶解的WC颗粒均匀地分布在熔覆层中，起到了很好的弥散强化作用，有助于提高熔覆层的力学性能.2.3涂层显微硬度分析图4为不同WC含量下的涂层截面硬度变化曲线.不同WC含量（20%、30%、40%、50%）涂层平均硬度分别为894.36HV0.；,954.73HV0.；,882.39HV0.；、1015.29HV0.；,远高于基材平均硬度337.2HV0.；.WC 的添加明显提高了涂层表面硬度,添加质量分数50%WC的熔覆层表面硬度最高为1063.9HV o.i，约为基材的3倍.而WC添加量在质量分数20%的熔覆层硬度最低为850.6HV0.；.在添加量为质量分数30%WC 的熔覆层硬度略微减小，其余WC含量质量分数20%和质量分数40%的熔覆层硬度值较为相近.一方面, WC颗粒增强相弥散分布在铁基饱和固溶体中起到了弥散强化作用，激光熔覆表面快速熔凝特性抑制了晶粒的长大产生细晶强化;另一方面，在高能激光束下,熔覆层WC分解成具有高硬度的硬化相Fe s W s C、Fe；W；C、M7C3等，显著提高了熔覆层硬度.在热影响区与熔覆层底部位置，硬度逐渐升高，因为熔池内部大量合金元素Fe、Cr、Ni等元素扩散起到稀释效果[；9]，且熔覆层中未分解的WC颗粒沉聚在熔覆层底部,31南京师大学报(自然科学版)第44卷第1期(2021年)带来熔覆层硬度的提升.图3质量分数为30%和50% WC 熔覆层XRD 物相分析Fig. 3 XRD of laser cladding coating under 30 wt. %and 50 wt.% of WC图4不同WC 含量下熔覆层截面硬度变化曲线Fig. 4 Variation of cladding layer in microhardnessunder different content of WC 2.4熔覆层摩擦磨损性能分析图5为不同WC 含量熔覆层磨损失重量对比，可以看岀添加WC 的熔覆层的磨损失重量较基材得到很大改善.当WC 含量逐渐增加时,熔覆层表面磨损失重量先减少后增大，其中含量质量分数30% WC 的熔覆层耐磨性能最好而磨损量仅为9.1 mg,较基材总磨损量少40.1 mg.质量分数50% WC 的熔覆层耐磨性较差，磨损量为28.2 mg,相比基材总磨损量少20.9 mg.熔覆层耐磨强化机理在于新生硬化相和富铬碳化物二次硬化相的析岀.这是由于WC 颗粒溶解在合金熔覆层产生固溶强化作用,熔覆层中诸如 WC 、Fe 3W 3C 、Fe 2W 2C 、Fe 2W 等强化相和富铬化合物Fe-Cr图5基材与不同WC 含量熔覆层磨损量对比AG ( mg )Fig. 5 Comparison of wear mass loss between substrate andcladding layer with different content of WC AG ( mg )阻碍了晶粒的增长,提高了熔覆层耐磨性.图6为GCR15基材与不同WC 含量熔覆层表面磨损形貌图.图6(a)为GCR15基材表面磨损形貌,可见有较深的犁沟,金属块脱落形成的凹坑与周边颗粒状的金属屑.这是由于在摩擦磨损过程中表面发生(a)基材(b) 20 wt.% WC (c) 30 wt.% WC(d) 40 wt.% WC (e) 50 wt.% WC图6基体与不同含量WC 熔覆层表面磨损形貌图Fig. 6 Surface wear morphology of substrate and cladding layer with different content of WC32朱继祥，等:WC含量对铁基复合涂层组织与磨损性能的研究了冷焊而形成黏着点，在相对滑动中产生较大的应力，疲劳剥落产生凹坑形貌.基体磨损机理主要存在磨料磨损和剥落磨损.图6(b)~(e)为不同WC含量熔覆层表面磨损形貌图，添加不同WC含量的熔覆层磨损失重量相比基体磨损表面存在较浅的犁沟和磨屑颗粒并出现片状亮白色区域.结合图5磨损失重量可知熔覆层中添加不同含量的WC,可有效改善基材表面的磨损.由于溶解的WC固溶于枝晶和枝晶间，形成高强度Fe-W-Cr类化合物或其它碳化物(M7C3、W；C),均能提高熔覆层的耐磨性.其次未熔的硬质相WC与涂层良好结合也有助于提高熔覆层的耐磨性.随着WC含量的增加,磨损表面犁沟形貌呈现出“深一浅一深”形貌.图6(b)为含质量分数20%WC 熔覆层磨损表面，犁沟浅显且数量大量减少，并出现磨屑颗粒和剥落现象•对磨屑颗粒A点EDS分析各元素质量分数为Fe70.00%、C23.67%、O6.33%.银白色区域B点的EDS分析各元素质量分数为Fe 22.39%、Cr1.16%、02.19%、W53.65%、C20.62%.磨屑颗粒主要由Fe、C、O3个元素组成，而亮白色区域主要存在W元素.可知磨屑颗粒主要是铁碳颗粒及氧化物,亮而白色区域主要是熔覆层表面的WC颗粒和富钨碳化物及氧化层.图6(c)显示含质量分数30%的WC熔覆层中犁沟最为浅显，趋近于光滑，且磨屑近乎消失.由上文磨损量分析可知在质量分数30%WC的熔覆层磨损失重量最小,耐磨性最好.熔覆层中新生硬质相和未熔融WC均匀的分布,可以在一定程度上减缓磨环的磨粒对熔覆涂层表层的犁削作用[20]，有效提高熔覆层表面耐磨性.质量分数50%WC的熔覆层磨损形貌具有深浅不一的犁沟，整体上相对平整,并存在少量的磨屑.在硬度变化曲线中质量分数50%WC的涂层平均硬度最高，对应的耐磨性反而较差,说明硬度的高低与耐磨性的好坏只是在一定条件下有所关联.由涂层中添加过量的WC则导致合金涂层的组织分布不均及较差的致密性，而耐磨性也随之变差.综合分析，添加不同WC含量的铁基合金熔覆层表面磨损机理主要以磨粒磨损为主及少量氧化磨损.3结论(1)在GCR15轴承钢表面熔覆了不同WC含量铁基复合涂层.在基材与熔覆层交界线处存在一条细窄的结合带，且涂层组织无明显缺陷.涂层组织从顶层到底部分别由胞状晶、等轴晶树枝晶和柱状晶组成.(2)WC含量为质量分数30%和质量分数50%的铁基复合涂层中增强相主要以Fe3W3C、Fe；W；C为主，随着熔覆层WC含量的增加产生了新硬化相M C3.高硬度的硬化相Fe3W3C、Fe；W；C、M7C3等与WC 颗粒弥散分布涂层中显著提高了涂层硬度.当WC含量为质量分数50%时，平均硬度(1015.29HV0.；)最高且约为基材的3倍.不同WC含量的熔覆层平均硬度变化差别不大.(3)WC含量为质量分数50%时的熔覆层由于涂层的WC颗粒分布不均及较差的致密性，导致耐磨性随之变差•在WC含量为质量分数30%时的熔覆层耐磨性能最好，较基材磨损失重少40.1mg,熔覆层磨损机理以磨料磨损为主和少量氧化磨损.[参考文献][；]张丽民，王书明，夏雯，等.等离子熔覆技术在导辐上的应用[J].金属热处理,20；0,35(4)：2；-23.[2]邵春娟，米国发，许磊，等.新型耐磨导卫板制备及性能分析[J].材料导报,20；7,3；(S2)：280-284..[2]张开源，尹延国,张国涛，等.高能球磨-粉末冶金法制备硫化亚铁/铁基轴承材料的摩擦学性能[J].中国机械工程,2019,30(18)：2；72-2；78.[4]张航,路媛媛，王涛，等.激光熔覆WC/H；3-Inconel625复合材料的冲击韧性与磨损性能[J].材料工程,2019,47(4):127-134..[5]AMADO J M,MONTERO J,TOBAR M J,et ser cladding of Ni-WC layers with graded WC content[J].Physics procedia,2014,56:269—275.[6]王开明，雷永平,魏世忠，等.WC含量对激光熔覆Ni基WC复合涂层组织和性能的影响[J].材料热处理学报,2016,37(7)：172-179.[7]余畅，朱宇，简险峰，等.WC+Cr3C2增强铁基合金激光熔覆涂层磨损性能[J].金属热处理,2013,38(12):21-24.[8]CHEN H Y,GU D D,KOSIBA K,et al.Achieving high strength and high ductility in WC-reinforced iron-based composites by33南京师大学报（自然科学版）第44卷第；期（2021年）laser additive manufacturing[J].Additive 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碳碳化硅复合材料摩擦磨损性能分析

表 1 C /C-S iC 复合材料刹车盘的磨损率 T ab le 1 T he w ear rate of C /C-S iC d isks
T ype
Th ickness loss /Lm# cycle- 1
W e ight lo ss /m g# cyc le- 1
Rotating disk Stationary disk Ro tating disk Stationary disk
现 / 前峰 0, 中间过程平稳且有增大趋势, 接近刹停时急剧上升, 静止时达到最大, 曲线存在 / 后翘 0现象。刹车力矩曲线 4类似于摩擦系数曲线 3, 制动初期出现 / 前峰 0, 中间过程平稳, 接近刹停时急剧增大, 静止时最大。曲线 5表示摩擦面的压强曲线, 在本实验中施加给摩擦面的是恒定载荷, 压强曲线本应是水平线, 但所有试样的压强曲线都是在一、两秒钟后才趋于一个固定值 0182M Pa, 这是由于在仪器设计上有响应滞后的特点。
本研究采用化学气相渗透 ( CV I) 法制备 C /CS iC复合材料, 分析了 C /C-S iC 刹车盘试样的摩擦
收稿日期: 2作者简介: 张亚妮 ( 1981-), 女, 博士, ( E-m a il) nier_zhang@ 163. com
制动时间 t / s, 摩擦稳定性系数 S, 其计算公式为:
S = Lcp / Lm ax
( 1)
式中: Lcp代表平均摩擦系数, Lmax 代表最大摩擦系
数。
1. 3 密度及表面形貌测试测试了 4组 C /C-SiC 复合材料的密度, 在模拟
刹车试验完成后, 采用光学显微镜对 C /C-SiC 试样
观察 C / C-SiC复合材料在每一次刹车实验中的

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为Ｃ。选用镍包ＷＣ复合粉末（中ＷＣ占８％，ｏ其５
质量分数）粒度为１０～０ｔ１，１４ｉ。按质量比将两种粉ｎ末配制含１％和２％（量分数）００质ＷＣ的混合粉末，在研磨皿里经充分研磨后烘干。采用粉末预置法将配制好的粉末涂覆在基材试块表面，度约２ｍｌ厚ｉ。ｌ激光熔覆时采用单道（于组织观察）多道（于用与用ｘ射线衍射分析和硬度与磨损试验）用氩气作保护，气体，优化的激光工艺参数为功率２２ｋ扫描速．Ｗ，
保留一定量的ＷＣ颗粒来实现涂层的高硬度和耐磨
试样，表面经磨削加工后待用。钴基合金粉末粒度为１４～５０８肿，均化学成分（量分数，为平质％）
０２，．ｏ２２ｉ．ｅ２．ｒ０９Ｓ，量．７Ｃ５４Ｍ，．７Ｎ ห้องสมุดไป่ตู้ ５Ｆ，８６Ｃ，．ｉ余０
试样，光学显微镜、用扫描电镜及其能谱附件观察涂
要：在低碳钢表面激光熔覆了钻基合金涂层（ｏ）以及添加不同含量镍包ＷＣＣＯ）组成；
（０２％，１％，０质量分数）Ｃ＋Ｎ／的ｏｉＷＣ复合涂层，比较研究了几种涂层的组织与磨损性能。结果表明，ｏ）ＣＯ涂层主要由初生７一Ｃｏ枝晶及其问的共晶组织７＋ｃ
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第２卷第７期８

超音速火焰喷涂WC-Co涂层耐磨性研究

超音速火焰喷涂WC-Co涂层耐磨性研究简中华;马壮;王富耻;曹素红;王全胜【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2007(032)001【摘要】利用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co涂层,测定了涂层孔隙率、显微硬度及干摩擦磨损过程中涂层材料失重,得出涂层干摩擦因数随时问的变化关系,分析了涂层摩擦磨损机制.结果表明,WC-Co涂层致密,平均孔隙率为1.29%,显微硬度达1 140HV(测试载荷2.94 N),干摩擦条件下材料失重低于电镀Cr镀层2个数量级;摩擦初期,干摩擦因数迅速增加,主要磨损特征是粘结相富Co区的犁沟切削,摩擦中后期,摩擦副问实际接触面积增大,摩擦因数变化较小,磨损趋于稳定.WC-Co涂层的主要磨损机制是疲劳磨损和犁沟切削.【总页数】4页(P90-92,98)【作者】简中华;马壮;王富耻;曹素红;王全胜【作者单位】北京理工大学材料科学与工程学院,北京,100081;北京理工大学材料科学与工程学院,北京,100081;北京理工大学材料科学与工程学院,北京,100081;北京理工大学材料科学与工程学院,北京,100081;北京理工大学材料科学与工程学院,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】TH117.1【相关文献】1.超音速火焰喷涂（HVAF）WC-Co合金涂层微观组织与耐磨性分析 [J], 黄恒钧;刘东旭;牛超楠;王慧文;王佳杰2.超音速火焰喷涂WC-Co(Cr)涂层在NaCl溶液中抗空蚀性能研究 [J], 丁彰雄;石琎;丁翔;胡一鸣;廖星文;邓帮华3.超音速火焰喷涂WC-Co涂层超高速磨削试验研究 [J], 郭力;易军;盛晓敏4.超音速火焰喷涂纳米结构WC-Co涂层研究进展 [J], 刘晓丽;李明5.超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr与WC-Co涂层高温结合性能研究 [J], 门向东;陶凤和;甘霖;赵金辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

双尺度WC-CoCr涂层的组织结构分析

双尺度WC-CoCr涂层的组织结构分析罗虞霞;高峰;王大锋【摘要】微纳米复合结构的碳化钨涂层的性能引人关注.以纳米碳化钨(≤200nm)、亚微米碳化钨(0.8μm)和微米碳化钨(2μm)为原料,制备了两种双尺度的微纳米复合结构碳化钨喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂工艺制备了相应的涂层.利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和透射电镜对涂层的物相结构进行了分析.结果表明,纳米微米复合粉涂层中的碳化钨保留率为96.7％;纳米亚微米复合粉末制备的涂层碳化钨保留率为92.5％.两种涂层中,W2C均分布在WC附近,大颗粒WC颗粒仍保持原来的尖角形,小尺度WC颗粒部分呈圆角形,纳米-亚微米涂层中Co3W3C相分散于WC与非晶相之间.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)003【总页数】6页(P33-37,9)【关键词】碳化钨;微纳米复合结构;超音速火焰喷涂【作者】罗虞霞;高峰;王大锋【作者单位】北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;特种涂层材料与技术北京市重点实验室,北京102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;特种涂层材料与技术北京市重点实验室,北京102206;中国兵器科学研究院宁波分院焊接与再制造技术研究室,浙江宁波315103;北京科技大学,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言热喷涂WC-CoCr涂层具有优异的耐磨耐蚀性能，广泛地应用于冶金、石油化工、航空航天等领域[1，2]。

WC-CoCr涂层的力学性能取决于涂层的物相结构、粒子间的结合情况等显微组织结构。

研究表明，在一定喷涂工艺范围内，碳化钨颗粒的尺寸是影响涂层性能的主要因素[3]。

不同研究者制备的纳米碳化钨性能差异较大[4-7]。

因此纳米碳化钨的使用并不广泛，而微纳米复合结构的碳化钨性能较优，并获得了较多的应用。

WCp(Co+Cr)复合材料涂层的组织及耐磨性能

Science &Technology Vision科技视界0前言随着现代工业的发展,对机械产品零件表面的性能要求越来越高,改善材料的表面性能,不但可有效地延长其使用寿命,提高生产力,而且能节约资源,减少环境污染,加强稀有金属资源保护[1]。

先进表面工程技术促进了绿色制造技术在机械工业中的应用[2]。

因此,研究和发展机械产品的表面保护和表面强化技术,对于提高零件的使用寿命和可靠性,对于改善机械设备的性能、质量,增强产品的竞争能力,对于推动新技术的发展,对于节约材料、节约能源等都有重要意义[3]。

热喷涂技术是一种利用热源将喷涂材料加热至熔融状态,并通过气流吹动使其雾化高速喷射到零件表面,以形成喷涂层的表面加工技术[4]。

热喷涂技术的喷涂温度、熔滴或粉末颗粒对基体表面的冲击速度及形成涂层的材料性能构成喷涂技术的核心。

热喷涂技术正是适应这种需要发展起来的一种较好的金属材料表面防护和强化技术[5]。

热喷涂技术与其它薄膜与涂层制备技术相比,具有工艺简单,涂层和基体选择范围广,涂层厚度变化范围大,沉积效率高以及容易形成复合涂层等优点[6]。

本文采用AC-HVAF 热喷涂设备研究在Q235钢表面制备WCp/(Co+Cr)复合材料涂层,分析涂层组织及耐磨性能,为优化WCp/(Co+Cr)复合材料涂层制备工艺提供依据。

1试验材料及方法1.1试验材料实验所用基体材料为Q235钢板材,其化学成分如下表1所示。

实验所用制备涂层的WC、Co、Cr 性能如表2所示。

表1Q235钢的化学成分表2WC、Co、Cr 的性能1.2试验方法应用AC-HVAF 活性燃烧高速燃气喷涂设备制备WCp/(Co+Cr)复合材料涂层。

用DK7735C 型数控电火花线切割机将喷涂试样加工成金相试样和磨损试样。

用EPIPHOT-300U 型金相显微镜分析Q235钢和WCp/(Co+Cr)复合材料涂层显微组织。

应用往复式磨损试验机研究WCp/(Co+Cr)复合材料涂层试样的相对耐磨性,摩擦副为400号砂纸,为了实验的精度,每做一次实验更换一张新砂纸。

爆炸喷涂WC-Co涂层的工艺及物理性能研究的开题报告

爆炸喷涂WC-Co涂层的工艺及物理性能研究的开题报告一、选题背景WC-Co（碳化钨-钴）是一种具有优异物理、化学和力学性能的材料，常被用作硬质合金、切削工具等方面。

WC-Co涂层是通过喷涂工艺将WC-Co材料喷涂在基础材料表面而成。

WC-Co涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀和耐热性能，因此被广泛应用于航空、制造和汽车行业等工业领域。

然而，WC-Co涂层在生产中仍存在一些问题，如涂层的质量和均匀度等方面较为难以控制。

因此，在WC-Co涂层的工艺和物理性能研究中，探究涂层的制备方法和涂层的物理性能，对于提高涂层的质量和性能具有重要的意义。

二、研究目的本论文旨在探究爆炸喷涂WC-Co涂层的工艺及其物理性能，研究重点包括涂层的组织结构、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能等方面。

三、研究内容及方法1. 研究WC-Co涂层的制备工艺，并优化涂层性能。

2. 采用金相显微镜、扫描电镜等手段，研究涂层的组织结构和表面形貌。

3. 通过洛氏硬度计等硬度测试仪器，测试涂层的硬度。

4. 使用干式磨损实验仪器，测试涂层的耐磨性能。

5. 使用盐雾试验仪器，测试涂层的耐腐蚀性能。

四、预期结果通过本论文对爆炸喷涂WC-Co涂层的工艺及其物理性能进行研究，预期能够得到以下研究结果：1. 研究出优化的WC-Co涂层制备工艺，提高涂层的质量和性能。

2. 揭示WC-Co涂层的组织结构和表面形貌，为探究涂层性能提供基础。

3. 通过测试涂层的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能，评估涂层的实际应用价值。

五、研究意义本论文研究的爆炸喷涂WC-Co涂层的工艺及其物理性能，对于推动WC-Co涂层在工业应用领域的发展具有重要的意义。

同时，本研究为相关领域的研究提供了新的思路和方法，有助于推动该领域的发展。

WC-Co-Cr涂层的孔率和层状结构对冲蚀行为的影响

WC-Co-Cr涂层的孔率和层状结构对冲蚀行为的影响WC-Co-Cr涂层是一种广泛应用于工业材料表面保护的高性能涂层。

在很多情况下，这种涂层要承受各种冲击和摩擦因素的侵蚀，因此其冲蚀性能无疑成为衡量涂层质量的一个重要因素。

本文旨在研究WC-Co-Cr涂层的孔率和层状结构对其冲蚀行为的影响。

首先，我们来介绍一下WC-Co-Cr涂层的制备过程。

WC-Co-Cr涂层是由高熔点的碳化钨、钴和铬三种元素组成的混合粉末，采用高速旋转火焰喷涂（HVOF）技术，将粉末喷射到基材表面。

在高速喷射后，涂层表面会产生大量的微小孔隙，形成孔率。

同时，由于喷涂时粉末颗粒之间碰撞和溅射，涂层也会形成一定的层状结构。

然后，我们进行了一系列冲蚀实验，以研究WC-Co-Cr涂层孔率和层状结构对其冲蚀性能的影响。

实验结果表明，涂层孔率与冲蚀速率之间存在着明显的正相关关系。

即，涂层孔隙越多，其冲蚀速率越高。

这是因为涂层孔隙会导致涂层表面出现大量破损和剥离，从而降低其整体冲蚀性能。

因此，我们可以通过控制涂层孔隙率的大小，来提高涂层的冲蚀抗性。

然而，涂层的层状结构却对冲蚀性能的影响相对复杂。

我们发现，在一定范围内，涂层的层状结构可以有效提高其冲蚀性能。

这是因为具有层状结构的涂层，在遭受冲击和摩擦时，可以通过涂层层与层之间的黏合力来吸收能量，从而减少涂层表面的剥离和破损。

然而，过厚的涂层层状结构会导致涂层的硬度不均匀，从而影响其整体冲蚀性能。

因此，我们建议在涂层制备过程中，应合理控制层状结构的厚度和间距，以获得最佳的冲蚀性能。

综上所述，WC-Co-Cr涂层的孔率和层状结构对其冲蚀行为具有显著的影响。

通过控制涂层孔隙率和层状结构的大小和间距，我们可以优化涂层的冲蚀性能，并提高其使用寿命。

因此，本研究对于改善WC-Co-Cr涂层在工业生产中的应用具有重要意义。

除了孔率和层状结构，WC-Co-Cr涂层的物理、化学、结构特性也会影响其冲蚀性能。

例如，涂层硬度、结晶度、残余应力、晶体取向等都会影响其冲蚀性能。

冷喷涂WC-Co涂层的组织结构和性能研究

ＤＯＮＧＺｅｎｇ — ｘｉａｎｇ，ＹＩＤｅｎｇ — ｌｉａｎｇ
（ＪｉｕｊｉａｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＧｒｅｅｎＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｎｄ
王洪涛，陈
枭，纪岗昌，白小波，董增祥，仪登亮
（九江学院机械与材料工程学院九江市绿色再制造重点实验室，江西九江３３２００５）
ＷＡＮＧＨｏｎｇ — ｔａｏ，ＣＨＥＮＸｉａｏ，ＪＩＧａｎｇ — ｃｈａｎｇ，ＢＡＩＸｉａｏ — ｂｏ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆＷＣ — Ｃｏｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｌｄｓｐｒａｙｉｎｇ（ＣＳ）ｏｆｎａｎｏｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｕｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｕｊｉａｎｇ３３２００５，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
摘要：以微米ＷＣ一１２Ｃｏ、纳米ＷＣ一１７Ｃｏ和ＷＣ－２３Ｃｏ三种团聚烧结粉末为原料，进行冷喷涂沉积涂层实验，通过扫描电
ａｌｙｚｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ａｎｄＸ— ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ。ｅ — ｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｔｈｅｃｏｌｄｓｐｒａｙｅｄＷＣ— ・Ｃｏｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉ — — ｇａｔｅｄｕｓｉｎｇｍｉｃｒｏｈａｒｄｅｒｔｅｓｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｔｏｕｇｈｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｗｅａｒｐｅｒｆｏｒｍ— ａｎｃｅｏｆｔｈｒｅｅｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｏｎａｐｉｎｏｎｄｉｓｋｔｅｓｔｅｒ．ＩｔｗａｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｒｅｅｃｏｌｄｓｐｒａｙｅｄＷＣ— Ｃｏｃｏａｔｉｎｇｓｈａｖｅｄｅｎｓｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｉｍｉｌａｒｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｆｅｅｄｓｔｏｃｋｐｏｗｄｅｒ．ＴｈｅａｌｌｏｔｒｏｐｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌＣｏｏｃｃｕｒｒｅｄｄｕｅｔｏｉｔｓｉｎｔｅｎｓｉｖｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＴｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｈａｖｅｎｏｌａｍｅｌｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇｃｏａｔｉｎｇａｎｄｔｈｅＷＣｈａｒｄｐｈａｓｅｉｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｆｌｏｗａｎｄｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｉｎＩｏｃａｌａｒｅａ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｅｎｓｓａｎｄｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｄｅｃｒｅａｓｅａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｂｉｎｄｅｒｐｈａｓｅｃｏｎｔｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏ３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｃｏｌｄｓｐｒａｙｅｄＷＣ— Ｃｏｃｏａｔｉｎｇｓｅｘｈｉｂｉｔｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｍａｉｎｌｙｔｈｅｍｉｃｒｏ — ｃｕｔｓｅｆｆｅｃｔｏｆａｂｒａｓｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｏｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ．

超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层组织及耐腐蚀性

利用ＯＬＭＰＵＳ—ＢＸ５１Ｍ型光学显微镜观察涂层截面的显微结构；采用Ｄ８型ｘ射线衍射
仪对涂层进行相结构分析。采用ＨＸＤ．１０００显微硬度计测定涂层截面的显微硬度，测试载
荷为１００９，载荷持续时间１５ｓ，测定５个值，取其平均值作为测定结果。
电化学腐蚀试验采用ＰＡＲＳＴＡＴ
后进行电化学腐蚀测试。
２２７３ＡｄｖａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
衍射仪等对涂层的组织结构进行了观察和分析；在电化学工作站上对ＷＣ．ＣｏＣｒ
涂层与镀铬层的耐腐蚀性能进行试验研究。结果表明：ＷＣ．ＣｏＣｒ涂层由ＷＣ和Ｃｏ，Ｗ，Ｃ相组成，组织致密，平均孔隙率为１．５％，硬度为１３１７Ｈｖ。．，，涂层在３．５ｗｔ．％ＮａＣｌ溶液中的电化学腐蚀性能优于镀铬层。关键词：超音速火焰喷涂；涂层；组织结构；腐蚀
本文链接：/Conference_8124807.aspx
密、互相嵌合，交界处为波浪形不平整界面，涂层与基体的结合以机械结合为主。３．２涂层的相结构
Ｆｉｇ．１
图１涂层的截面形貌
ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇ
图２（ａ）、２（ｂ）分别为ＷＣ．ＣｏＣｒ粉末和涂层的ｘ射线衍射图谱，从图谱上可以看出ＷＣ．ＣｏＣｒ粉末由ＷＣ和Ｃｏ相组成，而ＷＣ— ＣｏＥｒ涂层则由ＷＣ和Ｃｏ，Ｗ，Ｃ相组成。在２０＝４０。处出现了一个宽化漫衍射峰，同时在漫
［１］刘富铀，赵世明，张智慧，等．我国海洋能研究与开发现状分析［Ｊ］．海洋技术，２００７，２６
（３）：１１８．
［２］［３］
尤萨切夫．世界潮汐发电发展前景展望［Ｊ］．水利水电快报，２００９，３０（１０）：３７．
ｋＹ．Ｃｈｉｕ，Ｆ．Ｔ．Ｃｈｅｎｇ，Ｈ．Ｃ．ＭａｒｌＨｙｄｒｏｇｅｎｅｆｆｅｃｔｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｌａｓｅｒｓｕｒｆａｃｅ—ｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈ

超音速火焰喷涂Co-Cr-WC涂层的组织与性能

ＷＣ—Ｃｏ—Ｃｒ涂层是研究的热点．它能有效地抑制在喷量；采用Ｓ一３４００Ｎ扫描电子显微镜进行显微组织观
涂过程中的分解，涂层不仅结合强度高，且致密，察，并进行能谱分析；利用ＢＤＸ３２００Ｘ型衍射仪进
变化小，氧化程度小。正是如此，ＨＶＯＦ在喷涂金氏硬度计进行显微硬度测量（ＧＢ／Ｔ４３４０．１— １９９９）．
属陶瓷、合金粉末等方面显示很好的优越性。
载荷１．９６ｋＮ；采用定量金相显微镜进行孑Ｌ隙率测定；
在钢铁冶金领域．利用超音速火焰喷涂制备采用ＸＰ２０５型梅特勒一托利多分析天平进行密度测
（大连重工 ·起重集团有限公司硬面技术研究所，辽宁大连１１６０５２）
摘要：采用超音速火焰喷涂工艺在Ｑ２３５Ｂ基体上制备Ｃ０一Ｃｒ—ＷＣ涂层；利用金相显微镜、扫描电子显微镜、ｘ射线衍射仪分析涂层的组织结构和相组成，并测试在不同参数下涂层显微硬度、孔隙率和密度。试验结果表明，涂层组织致密，界面结合良好；涂层表面有少量孔隙存在，孔隙率小于１％；显微硬度在ＨＶ１２００以上；涂层密度在１２．９ｍ２以上。通过Ｘ射线分析表明，涂层的主要成分没有变化。ＷＣ分解较少，涂层中没有氧化物和氮化物存在，说明喷涂气氛保护良好。关键词：超音速火焰喷涂；ｃ０一ｃｒ＿ｗｃ；孔隙率；显微组织；显微硬度中图分类号：ＴＧ１７４．４４２文献标志码：Ｂ

WCp(Co+Cr)复合材料涂层的组织及耐磨性能

WCp/（Co+Cr）复合材料涂层的组织及耐磨性能【摘要】采用AC-HV AF活性燃烧高速燃气喷涂设备在Q235钢表面喷涂WCp/（Co+Cr）复合材料涂层，应用光学金相显微镜分析涂层的显微组织，应用扫描电镜分析涂层断口形貌。

结果表明，WCp/（Co+Cr）复合材料涂层组织致密均匀；涂层具有良好的耐磨性，其相对耐磨性比淬火回火态中碳45钢提高40倍。

【关键词】WCp/（Co+Cr）复合材料；Q235钢；耐磨性；显微组织0 前言随着现代工业的发展，对机械产品零件表面的性能要求越来越高，改善材料的表面性能，不但可有效地延长其使用寿命，提高生产力，而且能节约资源，减少环境污染，加强稀有金属资源保护[1]。

先进表面工程技术促进了绿色制造技术在机械工业中的应用[2]。

因此，研究和发展机械产品的表面保护和表面强化技术，对于提高零件的使用寿命和可靠性，对于改善机械设备的性能、质量，增强产品的竞争能力，对于推动新技术的发展，对于节约材料、节约能源等都有重要意义[3]。

热喷涂技术是一种利用热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化高速喷射到零件表面，以形成喷涂层的表面加工技术[4]。

热喷涂技术的喷涂温度、熔滴或粉末颗粒对基体表面的冲击速度及形成涂层的材料性能构成喷涂技术的核心。

热喷涂技术正是适应这种需要发展起来的一种较好的金属材料表面防护和强化技术[5]。

热喷涂技术与其它薄膜与涂层制备技术相比，具有工艺简单，涂层和基体选择范围广，涂层厚度变化范围大，沉积效率高以及容易形成复合涂层等优点[6]。

本文采用AC-HV AF热喷涂设备研究在Q235钢表面制备WCp/（Co+Cr）复合材料涂层，分析涂层组织及耐磨性能，为优化WCp/（Co+Cr）复合材料涂层制备工艺提供依据。

1 试验材料及方法1.1 试验材料实验所用基体材料为Q235钢板材，其化学成分如下表1所示。

实验所用制备涂层的WC、Co、Cr性能如表2所示。

激光增材制造WCp钛基复合材料界面连接机理及力学性能

激光增材制造WCp钛基复合材料界面连接机理及力学性能作者：吴诚福李新意陈洪胜李健聂慧慧王文先来源：《机械制造文摘·焊接分册》2023年第06期摘要：顆粒增强金属基复合结构件在航空航天、机械制造以及电子电工等领域有着广泛的应有前景。

文中选用激光增材选区熔化技术制备碳化钨（WC）颗粒增强TC4复合材料（WC/TC4），研究了WC颗粒含量和激光功率对复合材料微观组织和力学性能的影响。

结果表明，随着WC颗粒含量的增加，复合材料宏观试样成形能力降低，在WC颗粒含量为（0%～15%）时，WC颗粒分布较为均匀，未见微气孔、裂纹的出现，当颗粒含量为20%时，材料内部出现气孔和裂纹，难以成形；在WC/基体的界面处形成了一层TiC和W2C界面层，界面结合性能良好；随着复合材料内部颗粒含量和激光功率的增加，材料的断裂强度和断后伸长率降低，断裂机理主要为WC颗粒的脆性断裂和沿WC-W2C界面的层状撕裂。

关键词：激光选区熔化; WC/TC4复合材料; 界面; 断裂机理中图分类号： TG 421；TG 156Interface connection mechanism and mechanical properties of WCp titanium matrix composites fabricated by laser additiveWu Chengfu1， Li Xinyi2， Chen Hongsheng1，4， Li Jian3， Nie Huihui1，4， Wang Wenxian4（1. Taiyuan University of Technology， Taiyuan 030024， China; 2. West New Zirconium Nuclear Material Technology Co.， LTD.，Xi’an 710299， China; 3. Huozhou Coal Power Group Xin Ju Coal Machinery Equipment Manufacturing Co.， LTD.， Linfen 041000， Shanxi China; 4. Shanxi Key Laboratory of Intelligent Underwater Equipment， Taiyuan 030024， China）Abstract： Particle reinforced metal matrix composite structural parts have a wide range of prospects in aerospace， mechanical manufacturing， electronic and electrical fields. This study fabricated WC-reinforced TC4 matrix composites by laser selective melting technology. The effects of WC particle content and laser power on the microstructure and mechanical properties of the composite were investigated. The results show that： with the increase of WC particle content， the forming ability of composite samples decreases. When WC particle content is （0%～15%）， WC particles are evenly distributed， and no micro-pores and cracks are seen. When WC particle content is 20%，pores and cracks appear inside the material， making it difficult to form. At the interface ofWC/matrix， an interface layer of TiC and W2C is formed， and the interface bonding performance is good. With the increase of particle content and laser power in the composites， the fracture strength and elongation of the composites decrease. The fracture mechanism is mainly the brittle fracture of WC particles and the lamellar tearing along the WC-W2C interface.Key words： laser selective melting; WC/TC4 composites; interface; fracture mechanism0 前言钛及其合金具有高的比强度、优异的耐腐蚀性能以及耐高温性能，在航空航天、水下装备和核电军工等领域有着广泛的应用前景[1-6]。

一种耐磨耐腐蚀wc-cocr涂层的制备方法

一种耐磨耐腐蚀WC-COCR涂层的制备方法本方法涉及一种耐磨耐腐蚀WC-COCR涂层的制备过程，主要包括以下步骤：1. 准备原料选择具有高纯度、粒度合适的WC（碳化钨）粉末和cocr（铬氧化物）粉末作为原料。

同时，为了更好地调节涂层的性能，可以添加适量的熔融盐和其他添加剂。

确保所有原料的质量符合制备要求。

2. 混合与研磨将WC和cocr按照一定的比例混合，通过研磨机进行充分研磨。

研磨过程中，要保证混合物料的均匀性，以提高涂层的致密性和稳定性。

3. 熔炼与浇铸将研磨后的混合物放入高温炉中熔炼，然后浇铸成薄片或粉末。

经过热处理后，得到具有特定性能的wc-cocr涂层。

热处理过程中的温度和时间需精确控制，以确保涂层具有优异的耐磨耐腐蚀性能。

4. 热处理与冷却将制备好的涂层材料进行热处理，以促进涂层内部组织的优化。

热处理完成后，采取适当的冷却方式，使涂层缓慢冷却至室温，以避免涂层产生裂纹或变形。

5. 涂层制备在所需制备涂层的地方进行涂层制备，可采用气相沉积法、物理涂抹法等方法。

制备过程中应考虑涂层的厚度、均匀性等因素，以获得理想的涂层效果。

6. 性能检测为了确保涂层具有优异的耐磨耐腐蚀性能，需要对其进行性能检测。

常见的检测方法包括显微硬度测试、耐腐蚀试验、耐磨性试验等。

根据检测结果，可以对涂层的性能进行综合评估，并对制备过程中的参数进行调整，以优化涂层的性能。

通过以上步骤，我们可以成功制备出具有优异耐磨耐腐蚀性能的WC-COCR涂层。

该涂层具有高硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性，可广泛应用于各种机械零件和设备的表面强化，提高其使用寿命和可靠性。

WC增强镍基复合喷焊层的组织与磨粒磨损性能研究

第27卷　第3期2006年　6月材　料　热　处　理　学　报TRANS ACTIONS OF M ATERIA LS AND HE AT TRE AT ME NTV ol .27　N o .3June2006WC 增强镍基复合喷焊层的组织与磨粒磨损性能研究于美杰1,　王成国1,　孙宏飞2,　徐　勇3,　朱　波1(1.山东大学材料科学与工程学院,山东济南　250061;2.山东科技大学材料科学与工程学院,山东青岛　266510;3.北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京　100083)摘　要:采用扫描电镜、电子探针、X 射线衍射和透射电镜技术分析了氧乙炔火焰喷焊WC 增强镍基自熔性合金复合涂层的组织结构,并采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机对该涂层与等离子喷涂NiCr ΠCr 3C 2涂层的磨损性能进行了实验比较。

结果表明,复合喷焊层内形成了γ2Ni 固溶体基体,其中弥散分布着大量细小的碳化物硬质相Cr 3C 2、B 4C 、Cr 7C 3、Cr 23C 6等。

WC 颗粒仅在边缘处发生部分溶解,与涂层基体形成了冶金结合,周围生成针状的碳化铬枝晶。

该组织决定了喷焊层基体具有较高的硬度,WC 增强颗粒与基体之间具有很高的结合强度。

复合喷焊层具有很好的耐磨粒磨损性能,其磨损失重量仅为NiCr ΠCr 3C 2涂层的57%。

关键词:磨损;　喷焊;　涂层;　镍基自熔性合金中图分类号:TG 13516;　TG 113 文献标识码:A 文章编号:100926264(2006)0320116205收稿日期:　2005208209;　修订日期:　2006203216作者简介:　于美杰(1979—),女,山东大学材料学院、山东省碳纤维工程技术研究中心博士研究生,目前主要从事聚丙烯腈基碳纤维制备工艺的研究,T el :0531283953362802,E 2mail :ym j -79@ 。

磨粒磨损是工业中最常见、磨损率极高的磨损形式,据统计大约有50%的机械零件损坏是由于磨粒磨损所致[1]。

超音速火焰喷涂WC涂层替代电镀硬铬：疲劳和摩擦磨损性能

［收稿日期］　２００９－０８－１３［作者简介］　周克崧（１９４１－），男，湖南长沙市人，广州有色金属研究院材料表面所教授级高级工程师，研究方向为材料表面技术及工程；Ｅ－ｍａｉｌ：ｋｓｚｈｏｕ２００４＠１６３．ｃｏｍ超音速火焰喷涂WC 涂层替代电镀硬铬：疲劳和摩擦磨损性能周克崧，邓春明，刘　敏（广州有色金属研究院，广州５１０６５１）［摘要］　以ＷＣ涂层在飞机起落架的应用作为研究背景，对３００Ｍ超高强钢基体上电镀硬铬和超音速火焰喷涂ＷＣ－１７Ｃｏ和ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的疲劳及与Ａｌ—Ｎｉ—Ｂｒｏｎｚｅ合金的摩擦磨损性能进行了研究。

结果表明，有ＷＣ涂层３００Ｍ钢的疲劳寿命与无涂层３００Ｍ钢的疲劳极限和过载下的疲劳寿命相当，ＷＣ涂层对３００Ｍ钢的疲劳寿命不会产生不良影响；而电镀硬铬使３００Ｍ钢的疲劳极限降低１２０ＭＰａ，疲劳寿命则降低７０％～９０％。

疲劳失效分析表明，ＷＣ涂层中的疲劳裂纹在界面上发生偏斜，转向沿界面扩展，因此对基体的疲劳寿命没有影响；而电镀硬铬中的的疲劳裂纹扩展到基体表面，显著降低基体的疲劳寿命。

１０＃航空液压油润滑下涂层与Ａｌ—Ｎｉ—Ｂｒｏｎｚｅ合金的摩擦磨损表明，与电镀硬铬对磨时，Ａｌ—Ｎｉ—Ｂｒｏｎｚｅ合金发生明显的磨损，同时因质量转移而导致电镀硬铬的质量显著增加；而ＷＣ涂层仅略有失重，相应地Ａｌ—Ｎｉ—Ｂｒｏｎｚｅ合金的失重仅为与电镀硬铬层磨损失重的１／５０～１／１００。

ＷＣ涂层与Ａｌ—Ｎｉ—Ｂｒｏｎｚｅ合金的磨损机理主要为磨粒磨损；电镀硬铬与Ａｌ—Ｎｉ—Ｂｒｏｎｚｅ合金的磨损机理主要为黏着磨损。

［关键词］　３００Ｍ钢；超音速火焰喷涂；ＷＣ涂层；电镀硬铬；疲劳；摩擦磨损［中图分类号］　ＴＧ１１５．５＋７　［文献标识码］　Ａ　［文章编号］　１００９－１７４２（２００９）１０－００４８－０７1　前言飞机起落架采用超高强钢作为结构材料，其在使用过程中承受较严重的摩擦磨损和腐蚀，需对基体进行表面处理。

热喷涂WC复合耐磨涂层制备的开题报告

热喷涂WC复合耐磨涂层制备的开题报告一、研究背景及意义随着工业化的发展和经济的增长，耐磨材料的需求量不断增加。

传统的钢材、铸铁等金属材料虽然具有较高的强度和硬度，但在高温、高压和高速等复杂环境下容易磨损和腐蚀，影响其使用寿命和性能。

因此，研发新型的高强度、高韧性和具有较好的耐磨性能的材料是当前的一个热点和难点问题。

近年来，热喷涂技术被广泛应用于制备各种复合涂层，该技术具有简单、灵活、可控性与环保等优点。

其中，WC复合涂层是一种具有高硬度、高强度和良好耐磨性能的涂层材料。

其主要原料为碳化钨（WC）和金属粉末，通过热喷涂技术在基材表面制备而成。

此种复合涂层不仅能提高基材的硬度和强度，还能有效降低基材在磨损、腐蚀和疲劳等方面的破坏，提高其使用寿命和性能。

因此，WC复合耐磨涂层具有广阔的应用前景和市场价值。

二、研究内容和方法本文的研究目标是制备一种高质量的WC复合耐磨涂层，并研究其在不同工况下的性能表现。

具体的研究内容如下：1.研究WC复合涂层制备工艺。

对不同喷枪、喷嘴、气体和喷粉参数等因素进行优化，制备出具有一定厚度和较好结合效果的WC复合涂层。

2.研究WC复合涂层的微观结构和组成。

通过扫描电子显微镜（SEM）、能量散布谱（EDS）和X射线衍射（XRD）等分析手段，对涂层的微观结构和组成进行观察和分析。

3.研究WC复合涂层的力学性能和耐磨性能。

利用硬度测试机、万能试验机、摩擦磨损试验机等测试手段，对涂层的力学性能和耐磨性能进行测试和分析。

4.研究WC复合涂层在不同工况下的应用性能。

通过对涂层在高温、高压、高速等不同工况下的应用情况进行测试和分析，探究其在实际使用中的表现和问题。

三、预期成果和意义1.成功制备出一种高质量、高结合度的WC复合涂层，对其制备工艺进行了优化和改进。

2.通过对涂层的微观结构和组成进行分析，在深入了解其材料特性的同时，为其性能表现提供了科学的解释和分析。

3.在涂层力学性能和耐磨性能的测试中，得到了涂层的力学参数和耐磨性能指标，为其应用领域的扩展和优化提供了实验基础。

碳化钨涂层成分表

碳化钨涂层成分表1. 碳化钨(WC)碳化钨是一种硬质合金材料，由钨和碳在高温下反应合成。

其具有优异的硬度和高温性能，良好的耐磨性和化学稳定性，广泛应用在制造切削工具、耐磨零件等领域。

2. 钴(Co)钴是一种具有铁磁性的金属元素，在高温下具有优异的抗腐蚀性和抗高温氧化性。

在碳化钨涂层中，钴可以作为粘结剂和增韧剂，提高涂层的韧性和结合力。

3. 碳(C)碳是一种非金属元素，具有多种同素异形体，如石墨、金刚石等。

在碳化钨涂层中，碳可以提高涂层的硬度和耐磨性，同时可以作为粘结剂和提高金属表面的润湿性。

4. 钨(W)钨是一种高密度、高熔点、高硬度的金属元素，在高温下具有优异的力学性能和抗腐蚀性。

在碳化钨涂层中，钨可以提高涂层的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

5. 氧化物氧化物是指由两种元素组成且其中一种元素是氧元素的化合物。

在碳化钨涂层中，氧化物可以提高涂层的化学稳定性和抗氧化性能，同时可以作为粘结剂和增韧剂。

6. 内应力内应力是指材料内部由于加工、冷却或自然因素等产生的应力。

在碳化钨涂层中，内应力可以提高涂层的硬度和耐磨性，同时可以防止涂层开裂和脱落。

7. 硬度硬度是指材料抵抗变形和破坏的能力。

在碳化钨涂层中，硬度可以作为衡量涂层质量的重要指标，同时也影响涂层的耐磨性、抗腐蚀性和使用寿命。

8. 厚度厚度是指碳化钨涂层在垂直于表面方向上的尺寸。

在碳化钨涂层中，厚度可以影响涂层的机械性能和使用寿命，同时也可以影响涂层的热传导性能和粘结强度。

9. 结合强度结合强度是指碳化钨涂层与基体材料之间的结合程度。

在碳化钨涂层中，结合强度可以影响涂层的耐磨性、抗腐蚀性和使用寿命，同时也是衡量涂层质量的重要指标之一。