激光熔覆WC-Ni基梯度复合涂层组织与性能的研究

发布时间：2017-07-25 15:13

  本文关键词：激光熔覆WC-Ni基梯度复合涂层组织与性能的研究

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【摘要】：本文采用激光熔覆方法分别在Q345R钢表面制备了Ni基和Ni基WC单层及多层熔覆层。在Ni基WC涂层中WC的含量分别选取10%、30%和50%,在多层熔覆层中每层WC含量从10%~30%~50%呈梯度变化。利用扫描电镜、EDAX射线能量分散谱仪、X射线衍射仪和光学显微镜观察并分析了熔覆层的显微组织、成分分布、相组成、磨损形貌及表面结构。采用HVS-1000A显微硬度计测试熔覆层的显微硬度。采用MM-U10G高温摩擦磨损试验机测定熔覆层的摩擦系数。激光单层熔覆试验结果表明:熔覆层的表面质量较好,随着WC的填加量增加,熔覆层的稀释率也变大;Ni60熔覆层物相主要有γ-(Ni,Fe)、Ni2B和Cr23C6组成,10%WC的熔覆层主要由γ-(Ni,Fe)、Ni2B、Cr3C2、W2C、FeNi3和C,30%WC的熔覆层主要由γ-(Ni,Fe)、Cr3C2、W2C、FeNi3、W2B和C,50%WC的熔覆层主要由Cr3C2、W2C、FeNi3、WC、Fe4C和C;而WC颗粒的加入,使涂层区域的不均匀性变大,出现了多种形态的碳化物组织;熔覆层显微硬度约是基体的2倍,熔覆层中随着WC含量的增加,熔覆层的硬度也有所提高。激光熔覆单层多道搭接涂层的表面形貌较好,激光熔覆层搭接处的组织不均匀性更加明显,搭接区的组织更加细小;WC颗粒有多种烧损形式,溶解-扩散型是WC的主要烧损形式;搭接区的显微硬度较非搭接区域略低,熔覆层的耐磨损性能明显高于基体,磨损量减少,摩擦系数变大;基体的磨损形式主要为粘着磨损,WC熔覆层的磨损形式主要为颗粒磨损。激光多层熔覆试验结果表明:制备的梯度复合熔覆层的表面平整,并与基体呈良好冶金结合。激光多层激光熔覆不同层的显微组织与单层熔覆层显微组织基本相同,各熔覆层的交界处并未出现明显的分界现象;在对4层梯度复合涂层进行微区成分分析时,第一熔覆层与基体发生明显的稀释效应,第一熔覆层中的WC颗粒发生分解,但分解量并不是很大;在第一与第二涂层的交界处的组织成分没有太大区别,结合性良好,第三与第四涂层,由于WC的堆积,导致成分不均匀性加强;3、4层梯度涂层的显微硬度从表面至基体表现为连续降低的现象,并没有出现明显的台阶状。
【关键词】：激光熔覆 梯度 陶瓷颗粒 硬度
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 激光熔覆技术10-13
• 1.2.1 激光熔覆的特点10
• 1.2.2 激光熔覆工艺10-11
• 1.2.3 激光熔覆粉末11-13
• 1.3 激光熔覆制备陶瓷颗粒增强Ni基复合涂层的研究13-16
• 1.3.1 陶瓷增强相的种类与应用13
• 1.3.2 陶瓷相的强化机制13-14
• 1.3.3 激光熔覆制备梯度复合涂层的工艺研究14-15
• 1.3.4 激光熔覆制备梯度涂层的结构和材料匹配的设计研究15-16
• 1.4 激光熔覆Ni基WC复合涂层的研究现状16-19
• 1.5 研究目的意义与主要内容19-21
• 2. 试验方案21-27
• 2.1 试验材料21-22
• 2.1.1 基体材料21
• 2.1.2 熔覆粉末21-22
• 2.2 试验方法及设备22-27
• 2.2.1 熔覆层的制备22-24
• 2.2.2 组织观察及物相测试24
• 2.2.3 硬度测试24-26
• 2.2.4 耐磨试验26-27
• 3. 激光单道熔覆涂层的研究27-42
• 3.1 熔覆层的宏观形貌27
• 3.2 WC含量对熔覆层的影响27-39
• 3.2.1 WC的含量对熔覆层的稀释率的影响27-28
• 3.2.2 WC的含量对熔覆层微观组织的影响28-31
• 3.2.3 WC的烧损类型31-34
• 3.2.4 WC的含量对熔覆层物相的影响34-35
• 3.2.5 WC的含量对熔覆层微区成分的影响35-39
• 3.3 熔覆层硬度分析39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4. 激光多道搭接熔覆层的研究42-51
• 4.1 熔覆层的宏观形貌42
• 4.2 熔覆层的显微组织42-45
• 4.3 熔覆层硬度分析45
• 4.4 熔覆层的耐磨性45-50
• 4.4.1 熔覆层摩擦系数45-47
• 4.4.2 磨损形貌分析47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5. 激光熔覆梯度复合涂层的研究51-60
• 5.1 熔覆层的宏观形貌51
• 5.2 熔覆层的显微组织及成分分析51-58
• 5.2.1 熔覆层的显微组织51-54
• 5.2.2 熔覆层的微区成分分析54-58
• 5.3 熔覆层的硬度分析58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6.结 论60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66-67

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