添加剂铜对等离子喷涂WC-Co涂层的影响研究

论文摘要

热喷涂WC-Co涂层以其良好的抗磨料磨损和抗冲蚀磨损等性能,已被广泛用作航空、汽车等行业耐磨零件的保护层。WC-Co合金中,WC是弥散硬质相,Co作为粘结相把WC弥散硬质相颗粒粘结在一起,使涂层具有一定的强度和韧性。本文采用大连海事大学自行研制开发的低功率等离子喷涂设备Plasma LE-15制备涂层,利用添加剂降低涂层孔隙的方法,通过XRD、SEM等分析手段对涂层进行显微分析,研究添加铜粉的WC-Co涂层的组织形貌、孔隙率、硬度、相成分等与喷涂参数的关系,在此基础上探讨了添加铜粉的WC-Co涂层的形成机理及添加铜粉降低涂层孔隙的原理,测试添加铜粉后涂层摩擦磨损性能的变化。得到结论如下:1.喷涂工艺参数对涂层质量影响很大。喷涂功率越高,涂层孔隙率越低,硬度越高。2.涂层的硬度受到孔隙率和硬质相WC含量的共同影响。涂层孔隙率越低,硬质相WC含量越高,涂层的硬度越高。3.涂层的相组成主要包括WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO等,对碳化钨的脱碳起到了一定的抑制作用。4.铜由于其熔点低,表面活性好,液态粘度低,流动性好,填充到涂层的孔隙中,起到降低涂层孔隙率的作用。GP12球形粉末在相同的喷涂功率下扁平化好,组织比YF112棱角形粉末更加致密,且孔隙尺寸相对小。5.YF112涂层中添加铜粉,一方面降低了涂层的摩擦系数,但同时又降低了涂层的耐磨性,可根据实际工况需要选择如何配比。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.2 热喷涂概述
• 1.2.1 热喷涂的原理
• 1.2.2 热喷涂的种类
• 1.2.3 热喷涂的特点
• 1.3 等离子喷涂简介
• 1.3.1 等离子喷涂的特点
• 1.3.2 等离子喷涂的种类
• 1.3.3 低功率等离子喷涂的特性与应用
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 碳化钨粉末的特点及制备方法
• 1.4.2 碳化钨涂层的制备方法
• 1.4.3 碳化钨涂层的性能
• 1.4.4 降低涂层孔隙率的方法
• 1.5 本文的研究内容、目的和意义
• 第2章 喷涂工艺参数对涂层性能的影响及最终工艺参数的确定
• 2.1 等离子喷涂工艺
• 2.1.1 喷涂前的准备
• 2.1.2 喷涂材料的选择
• 2.1.3 喷涂工艺参数的确定
• 2.1.4 喷涂后处理
• 2.2 涂层的制备
• 2.3 喷涂工艺参数的选择
• 2.3.1 等离子喷涂常用的喷涂气体及其特性
• 2.3.2 喷涂工艺参数
• 2.4 工艺参数对涂层孔隙率的影响
• 2.4.1 涂层孔隙率
• 2.4.2 涂层孔隙率实验结果
• 2.4.3 工艺参数与孔隙率的关系研究
• 2.5 工艺参数对涂层硬度的影响
• 2.6 最佳喷涂工艺参数的确定
• 2.7 本章小结
• 第3章 添加铜对碳化钨涂层性能的影响及其作用机理
• 3.1 添加铜对碳化钨涂层性能的影响
• 3.1.1 添加铜对碳化钨涂层孔隙率的影响
• 3.1.2 添加铜对碳化钨涂层硬度的影响
• 3.2 涂层形成机理的研究
• 3.2.1 喷涂颗粒扁平化的研究
• 3.2.2 铜和碳化钨涂层形成机理的讨论
• 3.3 添加铜降低涂层孔隙的作用机理分析
• 3.3.1 涂层孔隙形成机制
• 3.3.2 铜在涂层中的表征
• 3.4 本章小结
• 第4章 涂层的摩擦磨损性能
• 4.1 试样制备及实验方法
• 4.2 涂层的摩擦系数
• 4.3 涂层的耐磨性能
• 4.4 摩擦磨损机理
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历