WC/C固体润滑涂层的滑动摩擦磨损性能研究

在CETR UMT-2摩擦磨损试验机上用Si3N4陶瓷球和纯钛(TA2)球作为对磨副,对物理气相沉积(PVD)方法制备的WC/C固体润滑涂层进行了球-盘式的滑动摩擦磨损实验。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDX)对磨损表面进行了微观分析,探讨了WC/C涂层的摩擦磨损机理。结果表明:滑动速度对WC/C涂层的摩擦特性影响很大,较小的滑动速度有利于在两种对磨副的磨痕表面形成致密连续的转移膜。Si3N4球作为对磨副时,WC/C涂层的损伤主要表现为剥层及氧化磨损;纯钛球作为对磨副时,涂层损伤表现为轻微的磨粒磨损和氧化磨损,WC/C涂层拥有良好的抗钛粘着性能。

WC/C复合涂层海水环境的耐蚀性与摩擦性能

采用非平衡磁控溅射技术在304L不锈钢和单晶硅基底上沉积WC/C多层复合涂层,利用扫描电镜、Raman光谱仪、X射线衍射仪等研究WC/C复合涂层的微观结构,采用纳米压痕仪、划痕测试系统测试涂层的力学性能,利用电化学测试系统和摩擦磨损试验机分别研究涂层在人工配置的海水环境的耐蚀性能和摩擦性能。结果表明:WC/C复合涂层内含有较多类石墨sp2键结构,存在WC1-x相并镶嵌在非晶碳基质中。较之于304L不锈钢基底,WC/C复合涂层在海水环境中表现出更好的耐蚀性与更优异的摩擦适应性。

AuPdPt-WC/C纳米复合催化剂在模拟海水溶液中的析氢性能

为探究电解海水析氢,采用直接还原法制备WC促进的AuPdPt-WC/C复合催化剂。首次在模拟海水条件下测试AuPdPt-WC/C催化剂析氢性能表明其有良好的催化活性。阴极极化曲线表明AuPdPtWC/C催化剂比商业Pt/C催化剂具有更正的析氢过电位和更大的去极化能力。AuPdPt-WC/C催化剂在模拟海水溶液中有较好的析氢性能。稳定性测试表明,AuPdPt-WC/C纳米复合材料催化剂在模拟海水溶液中具有良好的稳定性。

含氢WC/C复合涂层在不同润滑油环境的摩擦性能

利用非平衡磁控溅射技术,通过同时离化乙炔气体和共溅射石墨靶与碳化钨靶,在304不锈钢和单晶硅基底上沉积具有Cr过渡层和WC过渡层的含氢WC/C复合涂层。采用扫描电镜、Raman光谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪等对涂层的微观结构、力学性能进行分析。利用Rtec摩擦磨损试验机对WC/C复合涂层与304不锈钢基底在PAO基础润滑油环境、发动机润滑油环境以及腐蚀性发动机润滑油环境进行摩擦性能测试。结果表明:涂层内含有较多类石墨sp2键,WC1-x相镶嵌在非晶碳基质中构成多相复合结构;涂层的硬度和弹性模量明显高于304不锈钢基底,且其H/E值远高于基底;与304不锈钢基底相比,在三种润滑油环境下涂层均具有较低的摩擦因数和磨损率。

碳化钨制备中升温速率对Pt-WC/C电氧化甲醇催化性能的研究

本文采用程控升温还原法(TPR)制备了碳化钨颗粒,然后使用EG+NaBH4作为还原剂制备了Pt-WC/C催化剂,详细地研究了碳化过程中升温速率对碳化钨样品的形貌以及Pt-WC/C对电氧化甲醇催化性能的影响。XRD分析结果表明所有获得的样品均为WC,是多晶的六方结构,且改变碳化过程中升温速率不仅直接影响到样品表面形貌,而且影响WC物理化学性质。当以1.7K/min的升温速率制备获得的碳化钨颗粒的其分散性和表面孔结构均优于文献中常用的1.0K/min所制备的样品,且由其进一步制备成的Pt-WC/C催化剂颗粒对甲醇的电催化氧化的比质量活性比以1.0K/min所制备获得的Pt-WC/C催化剂的比质量活性(500mA/mg-Pt)提高了17%,达到584mA/mg-Pt。而以3.3 K/min所制备的碳化钨所合成的Pt-WC/C催化剂比质量活性为仅390 mA/mg-Pt。

AuPdPt-WC/C复合催化剂的制备与表征

针对直接醇类燃料电池阴极铂(Pt)催化剂的缺点,研究了碳化钨(WC)增强的金钯铂-碳化钨/碳(AuPdPt-WC/C)新型复合贵金属催化剂.采用间歇微波加热法和硼氢化钠现场还原法相结合制备了碳化钨增强的AuPdPt-WC/C复合催化剂,借助XRD,SEM,EDS等进行物理表征,并测试AuPdPt-WC/C复合催化剂的电化学活性.结果证明,与Pt/C催化剂相比,复合催化剂的氧还原起始电位正向移动了约90mV,其电流密度也较大,有效地使过电位减小,在相同的条件下,AuPdPt-WC/C催化剂有更好的催化氧还原活性.

WC/C制备条件对甲醇电氧化特性的影响研究

以钨酸铵为前躯体,采用程序升温控制还原法(TPR)制备了WC/C纳米颗粒,在碳载体存在的情况下,研究了钨源前躯体碳化过程中CH4与H2流量比对单一WC晶相以及Pt/WC/C电催化氧化甲醇性能的影响。XRD测试结果发现:仅在CH4:H2流量比为2时可获得单一WC多晶,其平均粒径为11.3 nm。循环伏安实验结果证实:10wt%Pt-10wt%WC/C电催化氧化CH3OH的比质量活性达到875 mA.mg-1,远远高于10wt%Pt/C的658 mA.mg-1,且起始氧化电位负移80 mV。计时电流法实验表明Pt/WC/C在酸性介值中稳定性高于Pt/C催化剂。

原位生成WC-B_4C增强镍基激光熔覆层及其性能研究

目的通过激光熔覆技术,在Q235钢表面原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层。方法以WO3,B2O3,C和Ni60混合粉末为预涂原料,采用激光熔覆技术原位生成WC-B4C增强镍基熔覆层,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析,研究其摩擦磨损性能。结果采用合适的工艺参数,通过原位生成WC-B4C形成的增强镍基涂层形貌良好,与基材呈现较好的冶金结合。熔覆层平均硬度1200HV0.3,摩擦磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3。结论熔覆层硬度较高,耐磨性很好。大量原位生成的WC-B4C增强相及其均匀分布是熔覆层硬度和耐磨性提高的原因。

适宜碳化钨含量提高Ti(C,N)-WC涂层耐磨耐蚀性

为了提高农机关键部件表面强度,采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了不同碳化钨WC含量的Ti(C,N)-WC金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站对复合涂层的形貌、物相及其耐磨耐蚀性进行了分析,并与Q235B钢进行了硬度、耐磨耐蚀性对比试验。结果表明:涂层组织主要由硬质相、包覆相、粘结相组成,涂层与基体呈冶金结合;在一定范围内,随着WC含量的增加,涂层的显微硬度及耐磨耐蚀性能都有所增强,当WC质量分数为12%时涂层的耐磨耐蚀性能最优,12%WC涂层与Q235B钢基体相比,涂层硬度提高了6倍,摩擦系数为基体的2/5,磨损量为基体的1/16;在5%H2SO4溶液中,12%WC涂层的腐蚀速率为Q235B钢的1/9,在3.5%NaCl溶液中,12%WC涂层的腐蚀速率为Q235B钢的1/4,涂层较基体有更好的耐磨性、耐蚀性,该研究以期为农机材料强化提供参考。

激光熔覆(WC+W_2C)_p/Ni基合金复合涂层的微观结构特征

运用XRD、SEM及显微硬度试验等手段研究了激光熔覆Co包铸造(WC+W2C)p增强Ni基合金复合涂层的微观组织特征,分析了Co包铸态(WC+W2C)p在激光熔覆过程中的冶金行为.研究结果表明:在激光熔覆过程中,(WC+W2C)p的Co包覆层完全熔化,(WC+W2C)p本身也发生部分溶解,其稳定性随W2C/WC比增大而降低;当熔池凝固时,(WC+W2C)p在涂层中的分布主要受激光熔池中存在的强烈对流和颗粒/凝固前沿相互作用所控制;依赖于局部成分,涂层中形成变成分的η1-M6C(M=Co、W、Ni)型碳化物,优先分布在(WC+W2C)p表面;涂层基体的典型组织由分布在γ-Ni+M23C6为主加硼化物Ni4B3、Ni3B和碳化物M7C3的伪多元共晶中的η1-M6C组成.

WC_P/Fe-C复合材料的界面反应和基体合金化研究

利用离心铸造成型碳化钨颗粒 (WCP)增强 Fe- C基体合金的复合结构空心圆柱体 ,采用宏观测量、X射线衍射分析和扫描电镜 (SEM)与能谱 (EDS)的微观分析 ,对 WCP/ Fe- C界面反应和基体合金化研究。结果表明 ,在转速80 0～ 1 2 0 0 r/ min离心铸造机上获得了外径 1 67mm,内径 87mm,高 67mm的空心圆柱体 ,其表面层为 1 6～ 2 0 mm大断面 WCP/ Fe- C复合材料 ,芯部为 Fe- C基体合金。铸造碳化钨颗粒 (CTCP)的表面被高温 Fe- C基体合金熔融体部分溶解 ,甚至解体 ;原位 (in- situ)自生成细小短棒状 WC和 W2 C先共晶析出相 ;远离 CTCP,分布游离的细小颗粒状和网状 WC、W2 C、Fe3W3C- Fe4 W2 C、Cr7C3和 Fe3C碳化物。由于 CTCP部分溶解和扩散作用 ,复合结构空心圆柱体的 Fe- C合金基体被不同程度合金化。

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。

原位生长VC-WC-W_2C增强镍基激光熔覆层的耐蚀性研究

利用激光熔覆法在45#钢基材表面制备原位生长VC-WC-W2C颗粒强化镍基熔覆层,并采用静态浸泡法研究该熔覆层在10%H2SO4溶液中的腐蚀性。结果表明:不同V2O5+WO3+C含量的镍基熔覆层在10%H2SO4溶液中均表现出较好的耐蚀性,其中25%(V2O5+WO3+C)镍基熔覆层的耐蚀性最强,约为纯Ni60熔覆层的3倍。

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.

WC和Mo_2C添加对Ti(C,N)基金属陶瓷切削性能的影响

传统的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料广泛采用Mo2C来改善粘结相对硬质相的润湿性,近年来Mo的价格不断上涨,寻找低成本金属代替Mo已成为Ti(C,N)基金属陶瓷的发展趋势。为了探讨WC代替Mo2C添加的可行性及其效果,研究了WC和Mo2C添加对Ti(C,N)基金属陶瓷切削性能的影响,采用电子扫描显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌,通过能谱分析(EDS)分析磨损表面的元素分布,并对刀具的主要磨损机理进行分析。实验结果表明,添加WC的金属陶瓷的切削长度和添加Mo2C的相当,将原始WC粉末粒度细化后,不仅切削长度显著增加,切屑也由带状缠乱型变为螺旋型,并且大大减少积屑瘤的形成,有利于切削的进行。切削磨损机理主要为扩散磨损和氧化磨损,伴有轻微的磨粒磨损。

Y_2O_3对WC-B_4C激光合金化层裂纹与耐磨性能的影响

目前,有关稀土氧化物粉末粒度大小及含量对激光陶瓷合金化层裂纹及耐磨性能影响的研究较少。以近纳米级Y2O3-WC-B4C粉末对60CrMnMo钢表面进行激光陶瓷合金化,以提高其耐磨性能。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、轮式磨耗试验机分析、考察了Y2O3含量对合金化层的组织、物相、硬度及耐磨性能的影响。结果表明:Y2O3使合金化层表面更加平整、光滑,表面裂纹减少、变细;合金化层硬度随着Y2O3含量增加而降低;合金化层物相主要有Fe-Cr,Cr23C6,B2W,B13C2等;随Y2O3含量增加,树枝晶减少,合金化层组织更均匀致密,磨损量先减小后增大;Y2O3含量为4%时,合金化层组织最细、耐磨性最好。

WC相的TEM研究

采用不同工艺处理的原材料、不同的烧结处理制度等,将导致合金中WC微观结构的变化,从而不同程度的影响着合金的性能。了解和掌握这些知识对于生产高质量的硬质合金具有重要意义。对自贡硬质合金有限责任公司生产的YG11C合金进行了仔细的TEM研究,了解其WC相的微观结构,结果表明,在WC相中,除了存在WC相外,还存在着W2C、WC(1-X)等相。

WC和Mo_2C的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷高温显微硬度的影响

基于WC与Mo_2C对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织优化和润湿性改善等方面具有相似的作用,研究了WC和Mo_2C的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷在高温下显微硬度的影响。结果表明:随着温度的升高,添加WC和Mo_2C后金属陶瓷的高温显微硬度均呈下降趋势,在600~800℃范围内,添加WC后金属陶瓷的高温显微硬度略高于添加Mo_2C金属陶瓷的,当温度达到900℃时,两者的显微硬度几乎相同;随着温度的升高,两种金属陶瓷的压痕面积、平均压痕深度均逐渐增加;添加WC后金属陶瓷的高温真应变明显小于添加Mo_2C金属陶瓷的,但当温度达到900℃时,两种金属陶瓷的高温变形量接近。

WC直流磁控溅射法表面镀铬研究

采用直流磁控溅射技术在WC微粒表面包覆一层Cr膜,通过光学显微镜和X射线衍射仪(XRD)观察分析Cr膜的厚度和粉末的成分,其结果表明:合理的工艺参数控制,可以获得厚3～5!m,均匀、完整的Cr膜,微粒中Cr的成分明显提高,这对WC微粒在高温工艺使用上,提高其磨损性能有很大的帮助。

氩弧熔覆原位合成Ti(C,N)-WC增强镍基表层复合材料的研究

以Ni60A粉、TiC粉、TiN粉、WC粉和Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C,N)-WC增强镍基复合材料涂层。分析了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性。研究结果表明:熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相,Ti(C,N),WC和(Fe,Cr);C等组成。与Q235钢基体相比,涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍。显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低。基体Q235钢的磨损机制为粘着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损。