颗粒增强复合耐磨熔覆层制备及其性能研究

论文摘要

WC-钢复合材料具有广泛的工艺特性、良好的物理及机械综合性能、优异的化学稳定性，在切削刀具、无屑金属加工的工具、耐磨结构零件、工模具等方面有广泛的运用。本文采用改进的电弧喷涂技术及氩弧重熔工艺在45#钢基体上制备出了颗粒增强WC-钢复合熔覆层材料，并对其进行了适当的热处理。采用金相显微镜、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线能量损失谱仪（EDS）、场发射扫描电镜（SEM）分析了喷涂层材料的微观组织、结构以及涂层结合区的组织特征和熔覆层材料的微观组织、结构以及磨损表面形貌；通过显微硬度计测量了喷涂层和熔覆层的硬度，利用MM-200型滑动磨损试验机对熔覆层材料的磨损性能进行了测试，探讨了复合熔覆层材料的磨损特性及机制。试验结果表明：复合熔覆层组织较其喷涂层组织更加均匀细小，熔覆层与基体之间过渡区显微硬度梯度较为平缓；喷涂层与基体之间主要是机械结合，而熔覆层与基体之间为良好的冶金结合；磨损量随磨损时间的变化特性曲线表明含40wt％WC的熔覆层材料的体积磨损量要比含35wt％WC的熔覆层材料的体积磨损量大而比分别含有25wt％WC和15wt％WC的熔覆层材料的的体积磨损量小；含40wt％WC的熔覆层材料的浅层剥落较之含35wt％WC的熔覆层材料的剥落严重，较之分别含有25wt％WC和15wt％WC的熔覆层材料的犁削要少，因此含40wt％WC的熔覆层材料的磨损机制主要为轻微剥落和微切削；而含35wt％WC的熔覆层材料具有最佳耐磨性，其磨损机制主要为微切削和轻微剥落；含25wt％WC的熔覆层材料的磨损机制主要为轻微剥落+较为严重的微切削；含15wt％WC的熔覆层材料的磨损机制主要为粘着磨损+微切削。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 钢结硬质合金简述
• 1.1.1 钢结硬质合金的部分硬质相
• 1.1.2 钢结硬质合金的制备方法
• 1.1.3 钢结硬质合金的性能及应用
• 1.2 电弧喷涂技术
• 1.2.1 电弧喷涂技术原理
• 1.2.2 电弧喷涂的特点
• 1.2.3 电弧喷涂过程
• 1.3 氩弧焊
• 1.3.1 钨极氩弧焊的原理
• 1.3.2 钨极氩弧焊的特点
• 1.3.3 钨极氩弧焊应用的领域
• 1.4 涂覆工艺的应用
• 1.5 研究的背景及意义
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 喷涂材料
• 2.1.3 元素对喷涂材料的影响
• 2.2 试验设计方案
• 2.2.1 采用改进的电弧喷涂和氩弧重熔工艺
• 2.2.2 采用的喷涂和重熔设备
• 2.2.3 喷涂和重熔的工艺过程
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 WC-钢基复合涂层的组织结构观察
• 2.3.2 WC-钢基复合涂层的孔隙率测量
• 2.3.3 WC-钢基复合涂层的显微硬度测量
• 2.3.4 WC-钢基复合涂层相结构观察
• 2.3.5 WC-钢基复合涂层磨损试验
• 第三章 电弧喷涂工艺参数优化研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 正交试验设计方法简介
• 3.1.2 影响电弧喷涂正交试验设计的因数
• 3.1.3 电弧喷涂正交试验设计方案
• 3.2 电弧喷涂工艺流程
• 3.2.1 电弧喷涂前预处理
• 3.2.2 电弧喷涂操作工艺
• 3.2.3 电弧喷涂层的形成过程
• 3.3 电弧喷涂工艺参数优化结果及分析
• 3.3.1 WC-钢基复合涂层正交试验结果
• 3.3.2 参数优化结果分析
• 3.4 小结
• 第四章 电弧喷涂和钨极氩弧重熔WC-钢基复合涂层的组织及性能研究
• 4.1 电弧喷涂WC-钢基复合涂层显微组织及物相分析
• #试样的显微组织分析'>4.1.1 0^#试样的显微组织分析
• #试样的显微组织及物相分析'>4.1.2 1^#试样的显微组织及物相分析
• #试样的显微组织及物相分析'>4.1.3 2^#试样的显微组织及物相分析
• #试样的显微组织及物相分析'>4.1.4 3^#试样的显微组织及物相分析
• #试样的显微组织及物相分析'>4.1.5 4^#试样的显微组织及物相分析
• 4.2 氩弧重熔WC-钢基复合涂层显微组织及性能分析
• #试样的显微组织及性能分析'>4.2.1 1^#试样的显微组织及性能分析
• #试样的显微组织及性能分析'>4.2.2 2^#试样的显微组织及性能分析
• #试样的显微组织及性能分析'>4.2.3 3^#试样的显微组织及性能分析
• #试样的显微组织及性能分析'>4.2.4 4^#试样的显微组织及性能分析
• 4.3 小结
• 第五章 氩弧熔覆WC-钢基复合涂层摩擦磨损特性及分析
• 5.1 氩弧重熔WC-钢基复合涂层摩擦磨损特性探讨
• 5.2 氩弧重熔WC-钢基复合涂层摩擦磨损机理探讨
• #试样摩擦磨损机理探讨'>5.2.1 1^#试样摩擦磨损机理探讨
• #试样摩擦磨损机理探讨'>5.2.2 2^#试样摩擦磨损机理探讨
• #试样摩擦磨损机理探讨'>5.2.3 3^#试样摩擦磨损机理探讨
• #试样摩擦磨损机理探讨'>5.2.4 4^#试样摩擦磨损机理探讨
• 5.3 小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况