WC-17%Co热喷涂粉末及其耐磨涂层制备的研究

发布时间：2017-07-02 14:26

  本文关键词：WC-17%Co热喷涂粉末及其耐磨涂层制备的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳化钨/钴金属陶瓷的热喷涂涂层,由于其良好的硬度和韧性,广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、机械等领域,以增强基体金属的耐磨性能及修复磨损部件。然而,WC/Co粉末在热喷涂过程中会发生脱碳和相的分解,涂层中出现了W_2C,η(Co_3W_3C、Co_6W_6C),甚至金属钨,这使得涂层的断裂性能和磨损性能降低。原始粉末中WC晶粒尺寸、相组成、形貌和大小等性质对涂层的相组成和性能影响很大。热喷涂粉末的特性往往因其制粉工艺方法的不同而异。 采用烧结破碎法制备WC-17%Co热喷涂粉末,特别是超细粉末及其加碳粉的研究报道很少。本课题采用烧结粉碎法制备了超细WC-17%Co热喷涂粉末,并尝试了在其中加入适量的细碳粉,主要采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对粉末的形貌和结构进行了研究,综合分析了烧结温度、有机粘结剂、添加碳粉对粉末特性的影响,并将粗粉与其作了对比研究。最后,用自制的热喷涂粉末在空气等离子中喷涂了粒子尺寸不同的四种耐磨涂层,分析了涂层的形成机理,研究了粉末特性对涂层相组成、结构及性能的影响。研究结果表明:1250℃是制备超细WC-17%Co热喷涂粉末较好的烧结温度,可将0.68μm的超细晶粒WC粉和2.39μm的Co粉混合粉制备成粒度为45～75μm的WC-17%Co热喷涂粉末;将有机粘结剂和细碳粉按适当的比例混入粉末中,有利于制备出合格的WC-17%Co热喷涂粉末;碳粉除极少量溶于粘结相Co中外,在超细热喷涂粉末中主要以游离态存在:制备超细WC-17%Co热喷涂粉末要比粗粉在同样的工艺条件下的烧结程度大;烧结粉末中形成了颜色较深的、半透明的、模糊态物质,该物质主要是以Co为基的γ固溶体。四种涂层相比,用超细WC粒子制成的涂层表面比较平整,填充孔隙性能好,粗的和中等粒子涂层中颗粒熔化及变形不均匀;粉末中粒子越细,其涂层的表面洛氏硬度(HRA)越大;喷涂粉末中加入细碳粉不仅有利于提高涂层的硬度,而且可减小涂层脱碳程度。研究结果对于优化热喷涂粉末制备工艺,最终提高涂层性能具有非常重要的意义。
【关键词】：WC-Co粉末 超细晶粒 烧结 热喷涂 耐磨涂层
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文献综述8-35
• 1．1 引言8
• 1．2 W、WC、W_2C、WC-Co物理化学性质8-11
• 1．2．1 W的物理化学性质8-9
• 1．2．2 WC和W_2C物理化学性质9-10
• 1．2．3 WC-Co物理化学性质10-11
• 1．3 碳化钨／钴热喷涂粉末的制备11-16
• 1．3．1 微米结构热喷涂粉末的制备11-13
• 1．3．2 纳米结构喷涂粉末的制备13-16
• 1．4 WC／Co耐磨涂层的制备16-20
• 1．5 WC-Co涂层的微观结构及其脱碳和新相形成20-24
• 1．5．1 涂层的微观结构20-22
• 1．5．2 热喷涂WC-Co过程中脱碳和新相形成22-24
• 1．6 涂层的性能24-28
• 1．6．1 粘结相的含量及类型对涂层性能的影响26
• 1．6．2 粉末的特性对涂层性能的影响26-28
• 1．6．3 喷前和喷后处理对涂层性能的影响28
• 1．7 纳米结构WC-Co涂层及微米结构-纳米结构复合涂层28-33
• 1．7．1 纳米结构WC-Co涂层28-32
• 1．7．2 微米结构-纳米结构复合涂层32-33
• 1．8 小结33
• 1．9 本课题研究意义33-35
• 第二章 烧结破碎法制备超细WC-17％CO热喷涂粉末的研究35-55
• 2．1 引言35
• 2．2 实验材料及烧结温度的理论分析35-37
• 2．2．1 实验材料35-36
• 2．2．2 确定烧结温度的理论分析36-37
• 2．3 实验过程37-40
• 2．3．1 实验工艺37
• 2．3．2 研磨混合实验37-38
• 2．3．3 混合粉末中加粘结剂实验38
• 2．3．4 粉末的氢气保护烧结38-39
• 2．3．5 烧结后的粉末破碎筛分39
• 2．3．6 粉末样品分析检测39-40
• 2．4 实验结果与分析40-52
• 2．4．1 原始粉末40-42
• 2．4．2 研磨混合的WC／Co粉末42-44
• 2．4．3 烧结温度对制备超细WC-17％Co热喷涂粉末的影响44-47
• 2．4．4 添加有机粘结剂对制备超细WC-17％Co热喷涂粉末的影响47
• 2．4．5 添加碳粉对制备超细WC-17％Co热喷涂粉末的影响47-49
• 2．4．6 粗粉与超细粉烧结后的比较分析49-52
• 2．5 四种WC-17％Co热喷涂粉末的制备52-54
• 2．5．1 实验工艺52
• 2．5．2 球磨混合实验52-53
• 2．5．3 四种WC-17％Co热喷涂粉末的X—ray分析53-54
• 2．6 小结54-55
• 第三章 等离子体喷涂法制备WC-17％CO耐磨涂层55-68
• 3．1 实验过程55-58
• 3．2 粉末的熔化、变形和堆垛58-61
• 3．2．1 粉末的熔化、变形59-60
• 3．2．2 涂层的结构与缺陷60-61
• 3．3 四种涂层对比分析61-66
• 3．3．1 涂层相组成61-64
• 3．3．2 涂层硬度64-65
• 3．3．3 涂层表面形貌65-66
• 3．4 喷涂工艺参数的调整66-67
• 3．5 小结67-68
• 第四章 总结与展望68-70
• 4．1 总结68-69
• 4．2 展望69-70
• 参考文献70-77
• 致谢77-78
• 公开发表论文和获奖情况78

【引证文献】

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本文编号：510309