论文摘要
为了克服目前制作金属陶瓷表层复合材料中存在的复合材料层脱落、裂纹、碳化物分解严重等问题,本文采用了氩弧熔覆-注射技术,在Q235钢表面预置Ni基自熔性合金再注射350700μm的WC-8Co陶瓷颗粒,成功制备出低成本的耐磨表层复合材料。采用SEM、XRD及EDS对复合材料层组织及成分进行分析,对复合材料层显微硬度进行测量,采用摩擦磨损试验机测量了复合材料层的耐磨性能。实验结果表明,氩弧熔覆-注射WC-8Co复合材料层成型良好、无宏观缺陷、颗粒分布均匀,复合材料层与母材为冶金结合。氩弧熔覆-注射WC-8Co复合材料层中相组成非常复杂,主要由WC、（Fe,Ni）和Fe3W3C等相组成。复合材料层不同区域组织形貌差别不大,都有四种组织:大量未溶的WC-8Co颗粒;深灰色先共晶组织,为固溶了多种合金元素（Ni、Cr、B、Si、W等）的（Fe,Ni）固溶体;浅灰色非平衡凝固组织,为溶解了较多的合金元素（Ni、Cr、B、Si、W等）的（Fe,Ni）固溶体的非平衡态组织;以及少量的鱼骨状共晶组织,包括Fe3W3C相。多道搭接处由于受到二次加热重熔的影响,在WC-8Co颗粒的局部边界出现了一个分解带。送粉高度不同,复合材料层的颗粒分布状态也不相同,随着高度的增加,颗粒的沉底趋势增强。送粉高度为10cm时能够达到颗粒均匀分布的状态。氩弧熔覆-注射WC-8Co复合材料层的基体的平均显微硬度约为HV200615左右,比氩弧熔化-注射的基体硬度稍低,远远高于母材的硬度值HV200167.01。摩擦磨损实验中,在相同实验条件下,氩弧熔覆-注射送粉高度为10cm的复合材料层的失重量最小,而且其耐磨性达到Q235钢的大约1200倍,约为熔覆Ni基自熔性合金的复合材料层的60倍;而氩弧熔覆-注射送粉高度为40cm的复合材料层的耐磨性达到Q235钢的大约530倍。氩弧熔覆-注射送粉高度为10cm的复合材料的磨损形式主要是磨料磨损;而送粉高度为40cm时,由于颗粒主要聚集在底部,受磨损部位主要是基体,含有极少量的未溶WC-8Co颗粒和少量共晶组织,磨损形式为磨料磨损和粘着磨损。