高频感应熔覆微纳米WC-Ni60A复合涂层性能的研究

论文摘要

采用高频感应熔覆的方法在Q235低碳钢基体上制备了厚度为0.83mm的微纳米WC颗粒增强Ni基复合涂层。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）分析涂层及界面的显微组织特征;采用X射线衍射仪（XRD）结合SEM-EDS对复合涂层相组成进行了判定和分析;采用显微硬度计和表面洛氏硬度计测定了涂层的显微硬度和表面洛氏硬度;采用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能。研究了微米WC含量、纳米WC的加入以及感应加热工艺参数对涂层显微组织、相结构和耐磨粒磨损性能的影响。结果表明:（1）微米WC的含量为50%时（A5涂层）,涂层组织均匀致密,缺陷少。硬质颗粒弥散分布于整个涂层内部,使涂层具有较好的耐磨性能,为Ni60A（A1）涂层的6.5倍。涂层主要的相组成为WC、W2C、Cr7C3、Cr23C6、Cr2B、Ni2B、Ni3Si。（2）保持WC总含量50%不变的情况下,调整微米和纳米WC含量,涂层中的缺陷增多,耐磨性能降低。在50%微米WC含量基础上继续加入一定量的纳米WC,随着纳米WC的加入,涂层组织更加均匀致密,涂层中硬度较高的W2C相的数量增多,大大提高了涂层的硬度和耐磨性能。（3）随着感应加热时间的延长,涂层熔合过程为:半熔合（46s）-熔合-过熔合（54s）。同种条件下,加热时间为50s的C3涂层中WC相最多,涂层中缺陷最少,硬度最高,耐磨性能最好。当加热达54s时,WC分解严重,出现了大量的网状或絮状结构的（Fe,W,C）相,削弱了涂层的耐磨性能。复合涂层的湿砂橡胶轮磨粒磨损试验结果表明:磨损机制主要为轻微的塑性切削及硬质相的脆性剥落。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 镍基合金粉末及WC硬质颗粒的概述
• 1.2.1 镍基合金粉末
• 1.2.2 WC硬质颗粒
• 1.2.3 WC颗粒增强Ni基复合材料
• 1.3 WC颗粒增强Ni基复合涂层研究进展
• 1.3.1 微米WC-Ni基复合涂层研究进展
• 1.3.2 纳米WC-Ni基复合涂层研究进展
• 1.3.3 微-纳米WC-Ni基复合涂层研究进展
• 1.4 课题的研究意义和研究内容
• 第2章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 耐磨涂层材料
• 2.1.2 粘结剂材料
• 2.2 涂层制备
• 2.2.1 基体预处理
• 2.2.2 涂敷法制备涂层
• 2.3 性能测试方法
• 2.3.1 金相观察
• 2.3.2 涂层硬度测试
• 2.3.3 涂层显微组织分析
• 2.3.4 涂层的磨粒磨损试验
• 2.4 感应熔覆方法
• 2.4.1 感应加热原理
• 2.4.2 感应加热特点
• 2.4.3 感应熔覆的特征
• 第3章 涂层的显微组织与相结构分析
• 3.1 WC-Ni基复合涂层的显微组织分析
• 3.1.1 微米WC-Ni基复合涂层的显微组织分析
• 3.1.2 微-纳米WC-Ni基复合涂层的显微组织分析
• 3.1.3 感应加热时间对涂层显微组织的影响
• 3.2 涂层的相结构分析
• 3.2.1 微米WC-Ni基复合涂层的相结构分析
• 3.2.2 微-纳米WC-Ni基复合涂层的相结构分析
• 3.2.3 C1-C5 涂层的相结构分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 涂层的耐磨粒磨损性能与磨损机制
• 4.1 微米WC-Ni基涂层的耐磨性能与磨损机制
• 4.2 微-纳米WC-Ni基涂层耐磨性能与磨损机制
• 4.3 C2-C4 涂层的耐磨性能与磨损机制
• 4.4 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢