真空熔烧稀土镍基碳化钨涂层组织及性能的研究

论文摘要

金属表面熔烧涂层是提高金属表面性能非常有效的方法，可作为增加零件耐磨性、抗腐蚀性的手段。因此，研究涂层及其涂层材料性能是很有意义的。本文通过实验的方法，观测真空熔烧镍基碳化钨复合涂层在不同CeO2含量、不同热处理后的微观组织结构、力学性能及耐腐蚀性。 使用数码相机、光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪，观察涂层的宏观形貌、组织结构和测量组织的化学成分，得到含1.0％CeO2的涂层宏观形貌最好；通过微观组织观察，镍基碳化钨涂层与基体之间存在扩散层。热处理和加入适量的稀土CeO2都可以使涂层的扩散层略有加宽，硬质相细化，并且热处理可以大大的改变基体的组织形貌。 测量涂层表面的洛氏硬度，在相同的条件下，加适量的涂层表面洛氏硬度有所提高，其中含CeO2为1.0％的涂层表面硬度最高，但经过热处理后，涂层表面的硬度略有降低；涂层纵截面的显微硬度的分布是中间高两边低的“山形”分布，加入CeO2之后显微硬度“山形”具有外迁的趋势，热处理对涂层的显微硬度影响不大，只是硬度曲线宽度变大，这些都可以提高涂层的耐磨性。 对涂层进行摩擦磨损实验，在水作为润滑剂的条件下，高速钢的磨损量是Ni-WC复合涂层的2.5倍以上；调质45#钢的磨损量是Ni-WC复合涂层的5倍以上，说明Ni-WC涂层具有良好的耐磨性。而且涂层随CeO2添加量的增加，其耐磨性有所提高，其中CeO2为1.0％的涂层的耐磨性最好。 对涂层进行楔形压入测定抗拉强度实验，稀土CeO2的添加提高了涂层的结合强度，数据表明CeO2添加量为0.5％时涂层的结合强度最好；通过断口形貌观察，发现断口在涂层与基体结合处的前沿，断裂形式为脆性断裂为主的混合型断裂，说明了涂层和基体之间形成的是冶金结合。 对镍基碳化钨涂层进行盐雾腐蚀实验，可知适量的CeO2加入可以提高镍基碳化钨涂层的耐腐蚀能力，并且除含1.5％CeO2外，随着稀土元素的增加，耐腐蚀性增强，其中1.0％CeO2的涂层耐腐蚀性最强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1
• 1.1.1 材料的表面技术概述
• 1.1.2 表面技术的分类
• 1.2 真空熔烧技术
• 1.2.1 真空熔烧技术的工艺原理
• 1.2.2 真空熔烧的工艺过程
• 1.2.3 真空熔烧技术的优点
• 1.2.4 真空熔烧工艺的技术难点
• 1.2.5 真空熔烧技术的研究现状
• 1.3 稀土镍基合金及碳化钨介绍
• 1.3.1 稀土元素的结构与性能特点
• 1.3.2 稀土在表面处理领域的应用
• 1.3.3 镍基自熔合金
• 1.3.4 硬质相—碳化钨
• 1.4 课题的来源、背景及意义
• 1.4.1 本课题来源及背景
• 1.4.2 本课题研究的主要目的及意义
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 原料
• 2.2 涂层制备
• 2.2.1 基体预处理
• 2.2.2 制备涂层
• 2.3 热处理方法
• 2.4 实验内容及目的
• 2.4.1 涂层组织观察
• 2.4.2 力学性能的测试
• 2.4.3 耐腐蚀性能测定
• 第三章 稀土镍基碳化钨涂层组织的研究
• 3.1 涂层的宏观质量
• 3.1.1 涂层的宏观形貌
• 3.1.2 影响宏观形貌的因素分析
• 3.2 涂层纵截面的显微组织
• 2含量对涂层显微组织的影响'>3.2.1 CeO₂含量对涂层显微组织的影响
• 3.2.2 热处理对涂层显微组织的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 稀土镍基碳化钨涂层力学性能的研究
• 4.1 镍基碳化钨涂层的硬度测定
• 4.1.1 涂层表面的洛氏硬度
• 4.1.2 涂层的显微硬度
• 2对涂层硬度的影响'>4.1.3 CeO₂对涂层硬度的影响
• 4.1.4 不同热处理对涂层硬度的影响
• 4.2 镍基碳化钨涂层的摩擦磨损实验
• 4.2.1 摩擦磨损实验
• 4.2.2 Ni-WC涂层磨粒磨损机理探讨
• 4.2.3 涂层材料对耐磨性的影响
• 4.3 镍基碳化钨涂层的结合强度测定
• 4.3.1 楔形加载方法评价涂层结合强度
• 4.3.2 涂层—基体界面断口形貌
• 4.3.3 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 稀土镍基碳化钨涂层的耐腐蚀性研究
• 5.1 腐蚀试验
• 5.1.1 试样制备
• 5.1.2 实验条件
• 5.2 实验结果及分析
• 5.3 稀土的作用
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢