H13表面超音速火焰喷涂梯度涂层组织与耐磨性研究
发布时间：2022-01-15 09:45
H13作为一种常用热作模具钢,目前还没有一种有效提高其耐磨性和使用寿命的方法。为了寻找能够用于热作模具钢表面强化与修复的喷涂方法及材料,提高模具表面的硬度和耐磨性,并基于超音速火焰喷涂的优点,采用超音速火焰喷涂法制备了85%H13/15%Ni-WC（1#涂层）、75%H13/25%Ni-WC（2#涂层）涂层及两者叠加的梯度涂层。分析了所用粉末和各涂层的微观形貌、物相结构及界面结合机理,考察了各涂层表面粗糙度、显微硬度和剪切结合强度,测试了各涂层的热疲劳性能与高温摩擦磨损性能。制备的三种涂层组织分布均匀,层与层间结合紧密,各涂层和基体间的结合方式为机械结合;1#、2#涂层及梯度涂层主要的物相为γ-Fe、Cr、WC,与喷涂前粉末的XRD图谱对比基本一致,涂层的物相中多了Mo2C相,但峰值强度较小,因Mo在常温下稳定,但在高于800℃时会与碳、碳氢化合物或一氧化碳反应生成Mo2C,因此喷涂过程中在超音速焰流加热的条件下,生成了少量的Mo2C;2#涂层的表面显微硬度最高,梯度涂层次之,1#涂层最低,但均高于H13钢基体,梯度涂层...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂技术涂层形成过程
图 1-2 超音速火焰喷涂原理图火焰喷涂特点术的主要特点体现在[35]：方法对基体材料组织与性能造成的影响小，所以应用的范法对粉末的特性造成的影响也相对较小，特别是低温喷涂时原有性质。喷涂粒子的速度高,高速区范围大，喷射粒子撞击能量大，s~650m/s，焰流速度一般高于 1800m/s 加热后的粒子温度很击到基体上，形成涂层时变形充分，涂层粗糙度小，结合强涂层的孔隙率一般在 2%以下，接近或达到爆炸喷涂的效果。飞行速度快减少了在大气中的时间，所以很少发生反应，喷涂材料的特性，减少喷涂材料中不稳定元素的损失，如碳
涂层各层粉末配比。表 2-2 H13 粉末的化学成分 （%）C Si Mn O Cr Mo V Fe0.39 0.72 0.4 0.02 5.28 1.3 0.1 余量表 2-3 涂层成分配比 （质量分数％层数 1 21# 15%Ni/WC+85%H13 —2#25%Ni/WC+75%H13 —梯度涂层 15%Ni/WC+85%H13 25%Ni/WC+75%H13.2 涂层制备及喷涂设备涂层制备工艺流程图如图 2-1 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学气相沉积技术与材料制备[J]. 郭展郡. 低碳世界. 2017(27)
[2]HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理[J]. 陈小明,周夏凉,吴燕明,伏利,赵坚,王莉容,毛鹏展,赵鹏,马红海. 表面技术. 2017(03)
[3]超音速火焰制备硬质陶瓷涂层及其性能研究[J]. 严淑群,闵小兵,秦松,夏光明,周建桥. 金属材料与冶金工程. 2017(01)
[4]梯度功能材料的梯度设计与应力分析[J]. 邓子玉,陈丽婷. 沈阳理工大学学报. 2016(05)
[5]热喷涂技术的研究现状与发展趋势[J]. 蔡宏图,江涛,周勇. 装备制造技术. 2014(06)
[6]等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性[J]. 郭华锋,田宗军,黄因慧. 中国表面工程. 2014(01)
[7]超音速火焰喷涂（HVAF）Ni-WC合金涂层组织与显微硬度分析[J]. 张颖,王佳杰,王威,于久灏,王国星. 机械制造文摘(焊接分册). 2013(02)
[8]热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展[J]. 栗卓新,祝弘滨,李辉,孙日超. 材料工程. 2012(05)
[9]等离子喷涂热障涂层材料弹性模量与硬度的压痕测试分析[J]. 毛卫国,陈强,张斌,万杰. 材料工程. 2011(10)
[10]物理气相沉积技术的研究进展与应用[J]. 吴笛. 机械工程与自动化. 2011(04)
硕士论文
[1]功能梯度材料的制备及接触模拟分析[D]. 孙喜阁.北京交通大学 2017
[2]铜合金基体热喷涂NiCr-Cr3C2梯度涂层制备及性能研究[D]. 柯鹏.安徽工业大学 2017
[3]TiC/Fe金属陶瓷及其梯度复合材料的制备与性能研究[D]. 王嘉琪.北京交通大学 2017
[4]3Y-TZP/LZAS梯度涂层的制备、性能及组织结构研究[D]. 刘建豪.西南科技大学 2016
[5]热喷涂技术应用与发展调研分析[D]. 李君.吉林大学 2015
[6]HVOF在热作模具钢H13表面处理及修复中的基础研究[D]. 张冰.武汉理工大学 2010
本文编号：3590394
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂技术涂层形成过程
图 1-2 超音速火焰喷涂原理图火焰喷涂特点术的主要特点体现在[35]：方法对基体材料组织与性能造成的影响小，所以应用的范法对粉末的特性造成的影响也相对较小，特别是低温喷涂时原有性质。喷涂粒子的速度高,高速区范围大，喷射粒子撞击能量大，s~650m/s，焰流速度一般高于 1800m/s 加热后的粒子温度很击到基体上，形成涂层时变形充分，涂层粗糙度小，结合强涂层的孔隙率一般在 2%以下，接近或达到爆炸喷涂的效果。飞行速度快减少了在大气中的时间，所以很少发生反应，喷涂材料的特性，减少喷涂材料中不稳定元素的损失，如碳
涂层各层粉末配比。表 2-2 H13 粉末的化学成分 （%）C Si Mn O Cr Mo V Fe0.39 0.72 0.4 0.02 5.28 1.3 0.1 余量表 2-3 涂层成分配比 （质量分数％层数 1 21# 15%Ni/WC+85%H13 —2#25%Ni/WC+75%H13 —梯度涂层 15%Ni/WC+85%H13 25%Ni/WC+75%H13.2 涂层制备及喷涂设备涂层制备工艺流程图如图 2-1 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学气相沉积技术与材料制备[J]. 郭展郡. 低碳世界. 2017(27)
[2]HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理[J]. 陈小明,周夏凉,吴燕明,伏利,赵坚,王莉容,毛鹏展,赵鹏,马红海. 表面技术. 2017(03)
[3]超音速火焰制备硬质陶瓷涂层及其性能研究[J]. 严淑群,闵小兵,秦松,夏光明,周建桥. 金属材料与冶金工程. 2017(01)
[4]梯度功能材料的梯度设计与应力分析[J]. 邓子玉,陈丽婷. 沈阳理工大学学报. 2016(05)
[5]热喷涂技术的研究现状与发展趋势[J]. 蔡宏图,江涛,周勇. 装备制造技术. 2014(06)
[6]等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性[J]. 郭华锋,田宗军,黄因慧. 中国表面工程. 2014(01)
[7]超音速火焰喷涂（HVAF）Ni-WC合金涂层组织与显微硬度分析[J]. 张颖,王佳杰,王威,于久灏,王国星. 机械制造文摘(焊接分册). 2013(02)
[8]热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展[J]. 栗卓新,祝弘滨,李辉,孙日超. 材料工程. 2012(05)
[9]等离子喷涂热障涂层材料弹性模量与硬度的压痕测试分析[J]. 毛卫国,陈强,张斌,万杰. 材料工程. 2011(10)
[10]物理气相沉积技术的研究进展与应用[J]. 吴笛. 机械工程与自动化. 2011(04)
硕士论文
[1]功能梯度材料的制备及接触模拟分析[D]. 孙喜阁.北京交通大学 2017
[2]铜合金基体热喷涂NiCr-Cr3C2梯度涂层制备及性能研究[D]. 柯鹏.安徽工业大学 2017
[3]TiC/Fe金属陶瓷及其梯度复合材料的制备与性能研究[D]. 王嘉琪.北京交通大学 2017
[4]3Y-TZP/LZAS梯度涂层的制备、性能及组织结构研究[D]. 刘建豪.西南科技大学 2016
[5]热喷涂技术应用与发展调研分析[D]. 李君.吉林大学 2015
[6]HVOF在热作模具钢H13表面处理及修复中的基础研究[D]. 张冰.武汉理工大学 2010
本文编号：3590394
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