WC含量对WC增强镍基复合涂层界面组织的影响

WC(碳化钨)增强镍基复合涂层具有高耐磨、耐腐蚀、高硬度特点,在盾构部件、旋耕刀具、石油钻探等领域广泛应用.为提高水力机械过流部件服役寿命,以WC颗粒和镍基粉状钎料为涂层材料,采用真空炉中热辐射钎涂方法在奥氏体不锈钢表面成功制备WC增强镍基复合钎涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪等对钎涂层显微组织和界面行为进行系统分析.结果表明,硬质相WC与镍基钎料界面结合存在机械咬合与冶金结合双重作用;钎涂层与钢基体之间存在一定程度的成分扩散,其较狭窄扩散区宽度约100μm;当WC含量低于25%时,复合钎涂层对不锈钢基体润湿性较好,可制备出最低孔隙率1.08%的复合钎涂层.

WC增强Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织与性能研究

在三元硼化物Mo2FeB2基金属陶瓷的基础上添加不同量的WC进行真空液相烧结,并对烧成的试样进行表征。结果表明,添加WC颗粒不影响生成三元硼化物Mo2FeB2的原位液相反应过程,其可作为Mo2FeB2颗粒的形核中心,进一步促进材料烧结致密化,且WC颗粒与Mo2FeB2硬质颗粒形成结合良好的双硬质相,弥散分布在Fe基粘结相中,有效地增强了Mo2FeB2基金属陶瓷硬度及耐磨损性能。当WC添加量为20%(质量分数)时,材料硬度最高,达到HRA87.9,提高了7.2%,在砂轮对磨试验条件下其耐磨性最好,提高了10倍。

WC增强镍基合金高频感应熔覆层的研究

采用刷涂和高频感应熔覆的方法在42CrMo圆钢表面制备了0．6mm厚WC增强镍基合金熔覆层。对熔覆层进行了显微组织、相结构分析及显微硬度测试。结果表明：WC增强镍基合金熔覆层的显微组织均匀致密．无明显的气孔、夹渣缺陷；沿截面依次为熔覆层、过渡区及基体。熔覆层的平均显微硬度可达600-700HV0．2．与基体实现了冶金结合。

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。

VC抑制剂对激光熔覆原位生成WC增强Ni基涂层的影响

在H13钢表面通过激光熔覆原位生成不同VC含量的WC增强Ni基涂层,研究VC抑制剂对WC晶粒的细化作用及其对涂层硬度和耐磨性的影响。分别采用XRD、SEM、EDS分析涂层物相、形貌及成分分布。采用显微硬度计测定涂层硬度,摩擦磨损实验机测试涂层耐磨性。结果表明,VC具有明显的抑制WC晶粒长大的作用,且当VC含量为10%时,抑制效果最佳;不同VC含量的涂层硬度均高于无VC的涂层,当VC含量为15%时涂层具有最高的硬度;10%VC+(W+C)+Ni60涂层、(W+C)+Ni60涂层和Ni60涂层的耐磨性依次下降。VC能够使原位生成WC晶粒的析出机制受到阻碍,导致晶粒细化;加入的VC也可能沉积在WC晶粒上,阻止其进一步长大。适量的VC可对WC增强相的长大起到明显的抑制效果,并改善涂层的硬度和耐磨性。

WC增强Fe基复合材料的组织与性能研究

以EXD602和EXDNi105两种Fe基预合金粉和WC粉为原料,采用热压烧结法制备WC增强Fe基复合材料,研究不同WC含量及基体合金对复合材料组织与性能的影响。结果表明:在硬度、致密度和耐磨性方面,WCEXD602试样明显高于WC-EXDNi105试样。随着WC含量的增加,WC-EXD602和WC-EXDNi105复合材料的硬度及致密度均先增大后减小,磨损量则先减小后增大;当WC含量为30%时,峰值硬度分别为HRA64.8和HRA48.6,孔隙率最低;当WC含量为45%时,复合材料的磨损量最低。在整个磨损过程中,WC与基体合金交替磨擦,磨损机制主要以磨粒磨损为主。WC-EXD602和WC-EXDNi105试样的腐蚀极化曲线均未出现明显的钝化现象,按耐蚀能力大小排序为15WC-EXD602>15WC-EXDNi105>75WC-EXDNi105>75WC-EXD602。在3.5%NaCl溶液中,材料耐蚀性能随WC含量的增加而降低。

AlSi7Mg铝合金表面激光熔覆WC增强镍基合金熔覆层的组织与性能

在AlSi7Mg铝合金表面制备单道和多道WC增强镍基合金激光熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成、稀释率和显微硬度。结果表明:当激光扫描速度由3.3 mm·s^(-1)增至6.0 mm·s^(-1)时,单道激光熔覆层中的气孔和裂纹变少;在扫描速度4.6 mm·s^(-1)、光斑直径1.0 mm、搭接率20%条件下,多道熔覆层中WC颗粒主要分布在熔覆区与过渡区界面处,裂纹和气孔分别位于搭接处和熔覆层底部;第1道熔覆层及最后1道(第5道)熔覆层的稀释率比第2~4道的高约10%;WC增强镍基合金熔覆层中生成了AlNi、Al_(3) Ni、M_(7)C_(3)、M_(23)C_(3)等析出相,其平均稀释率约45%,显微硬度约1100 HV。

基于柔性金属布技术的梯度WC增强NiCrBSi合金涂层的制备及性能

采用折叠辊压技术制备NiCrBSi合金粉和WC合金粉体积比i分别为1∶1,2∶1,5∶1,10∶1,20∶1的WC合金增强NiCrBSi合金柔性金属布,将i为20∶1的金属布置于316L不锈钢基体上,再叠放一层其他体积比的金属布,采用真空钎焊制备得到4种梯度WC增强NiCrBSi合金涂层,研究了涂层中WC颗粒的分布以及涂层的耐磨性和拉伸性能。结果表明:当金属布厚度在0.5mm、钎焊保温时间为10min时成功制得梯度涂层,随着上层金属布中i的增大,涂层中WC颗粒分布的梯度斜率降低;梯度涂层明显提高了基体的耐磨性,且随着梯度斜率的增加,涂层的耐磨性逐渐增强,抗拉强度降低,在拉伸过程中,梯度斜率较大的涂层中会产生多条贯穿裂纹。

WC增强Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末冶金钢的制备及其耐磨性能研究

为了提高铁基复合材料的耐磨性能,采用高能球磨和放电等离子烧结技术制备WC颗粒增强Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末冶金钢,并运用X射线衍射仪、金相、扫描电子显微镜等分析烧结试样的相组成、显微组织以及磨损后的表面形貌,进而研究烧结试样的磨损性能和磨损机制。结果表明,烧结试样的显微组织主要由珠光体、奥氏体和WC组成,并且随着WC添加量的增加,烧结试样的组织中的奥氏体质量分数也相应增加而珠光体的质量分数相应减少;烧结试样的平均摩擦因数和磨损量都随着WC质量分数增加呈现先减小后增大的趋势,当WC质量分数为15%时,烧结试样具有较好的耐磨性能,其密度和硬度分别为8.46 g/cm3和58.2 HRC,与不含WC的试样相比,其平均摩擦因数和磨损量分别降低18%和97%,相应的磨损机制主要为磨粒磨损,并辅以黏着磨损。

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。

CeO_(2)加入含量对激光熔覆WC增强镍基合金涂层组织与性能的影响

以镍包碳化钨粉和CeO_(2)粉的混合粉为原料,采用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备WC增强镍基合金涂层,研究原料中CeO_(2)质量分数(0-2.0%)对涂层物相组成、显微组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:添加CeO_(2)后涂层的物相由γ-(Ni, Fe)固溶体、Ni3Fe、WC、Cr23C6、M7C3(M=Fe、Cr)以及少量的CeNi3组成;涂层与基体间形成了良好的冶金结合;当CeO_(2)的质量分数为1.0%时,组织致密均匀,细化效果最明显;随着CeO_(2)含量的增加,涂层的硬度呈先升高再下降的趋势,摩擦因数和磨损量呈先降低后增加的趋势;添加质量分数1.0%CeO_(2)涂层的平均硬度最高,为956.0 HV,比未添加CeO_(2)的提高了29%,平均摩擦因数和平均磨损体积最小,分别为0.383,11.25×10^(-3) mm^(3),与未添加CeO_(2)的分别降低了27%和20%,涂层的耐磨性能最好,磨损机制为轻微的磨粒磨损。

激光熔覆WC/316L复合涂层结构及磨损性能

为改善激光熔覆过程中WC增强金属基复合涂层分解与分布不均匀的问题,采用激光熔覆技术制备了50%WC含量的WC/316L复合涂层,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机表征了熔敷层的组织形貌、硬度与摩擦磨损性能。结果显示,低热输入量可以防止WC颗粒下沉,提升熔覆层厚度方向上的WC颗粒分布均匀性;但WC的平面分布均匀性较差,同时低热输入导致WC颗粒结合较弱,易发生脱落;熔覆过程中,粉末中15%的WC发生分解。研究表明,通过降低激光热输入量,可以制备WC厚度方向较为均匀的复合涂层,提升熔覆层耐磨性,但是需要优化WC平面分布均匀性与WC颗粒结合性能。

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察.结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构.激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层.

纳米WC颗粒增强高铬铁基粉末冶金材料的制备

通过高能球磨结合热压烧结技术制备由纳米WC颗粒增强的高性能粉末冶金高铬铁基复合材料。采用XRD、DSC、SEM等测试方法分析球磨粉末颗粒的成分及形貌,研究不同热压烧结温度对高铬铁基复合材料的密度、显微组织和硬度的影响。结果表明:经40 h球磨后的粉末颗粒大小均匀且呈近等轴状,直径约为5μm;当热压烧结温度高于1 000℃时,可以原位合成得到M7C3型碳化物;烧结样品的密度和硬度随烧结温度的升高呈先增后减的变化趋势;球磨40 h的粉末在50 MPa的压力下、1 000℃烧结30 min后,致密度达到99.6%,硬度和抗弯强度则分别达47.7 HRC和1952 MPa。

后送粉角度对等离子喷焊WC颗粒增强Ni基涂层组织的影响

采用等离子喷焊技术,利用后送粉装置从不同角度在45钢表面制作WC颗粒增强镍基合金复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分别对涂层组织结构及成分进行分析。结果表明:焊枪倾斜30°角送粉时,WC颗粒均匀的分布于涂层基体上,WC周围有明显的棒状组织,涂层表面物相主要由WC,W2C,Fe7C3,Cr7C3和γ-(Fe,Ni)固溶体等组成,由基体到涂层表面硬度呈上升趋势;焊枪垂直送粉时,WC颗粒发生了沉底现象,WC周围有明显的鱼骨状组织和棒状组织,涂层表面物相主要由Cr23C6,Ni3Si,CrSi2,Fe3B,Fe7C3等组成,由基体到涂层表面硬度先呈上升趋势,上升到一定值后又呈下降趋势。

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。

WC颗粒增强钢基复合材料热疲劳裂纹扩展方式与机理研究

以复合电冶熔铸技术制备的WC颗粒增强钢基复合材料为研究对象,通过热震试验,研究热裂纹的扩展方式、途径和基本规律,并分析了热疲劳机理。结果表明,萌生热裂纹需要一定的孕育期,五至十次循环后,裂纹就会萌生在缺口根部倒角圆弧与两边的切点处。热疲劳裂纹的扩展方式分为通过碳化物和钢基体的分界面扩展、贯穿大颗粒WC和大块碳化物扩展、沿网状碳化物链扩展、穿越WC小颗粒聚集区扩展、穿过鱼骨状碳化物扩展和穿越钢基体扩展。热疲劳裂纹的扩展可分为弯曲扩展或分岔扩展,裂纹扩展前方的孔洞、微裂纹和热应力聚集共同作用导致了热疲劳裂纹的延伸。热疲劳裂纹扩展机理是增强颗粒、钢基体、组织缺陷和热应力的综合作用结果。

送粉方式对WC颗粒增强铁基熔覆层的影响

目的改进后送粉方式在45^#钢表面利用等离子喷焊技术制备WC颗粒增强铁基耐磨熔覆层。方法利用等离子喷焊机和加装改进的后送粉装置制备熔覆层,通过金相光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等测试分析手段研究熔覆层的显微组织、相组成和成分特征。结果后送粉电压和送粉方式对WC颗粒分布的影响较大,通过调整送粉电压、改进后送粉方式可以改善WC的分布以及WC粉末的利用率。球形铸造WC与多边形结晶WC相比,前者粉末利用率显著提高,WC颗粒分布更均匀,熔覆层的平均维氏硬度达到1500HV10以上,高于后者。熔覆层出现鱼骨状莱氏体组织和大量的碳化物。结论改进的后送粉方式包含了同步送粉和后送粉的优点,使WC颗粒分布均匀,且WC未出现很大程度溶解,保留原始形态。送粉电压为10 V时,后送粉的熔覆效果较好。球形铸造WC增强熔覆层的性能较多边形结晶WC有很大提高。

WC颗粒增强盾构机滚刀刀圈的组织性能

为了提高盾构机滚刀刀圈的耐磨寿命,将WC颗粒通过铸造方法加入到H13钢中,并采用光学显微镜、扫描电镜、硬度计、冲击试验和磨损试验等研究了不同WC颗粒加入量对H13钢组织和性能的影响。结果表明:随着WC颗粒加入量的增多,H13钢中碳化物的数量和硬度均逐渐升高。在加入量为1 mass%时,H13钢的综合力学性能最优。扫描电镜分析结果显示,WC颗粒加入H13钢后发生了重熔,并在基体中形成了含W的M_(6)C型碳化物。装机试验证明,WC颗粒增强盾构机滚刀刀圈使用寿命明显高于普通H13钢滚刀刀圈。

WC颗粒／高铬铸铁表面复合材料的应用研究

利用涂覆铸造技术,在灰铸铁表面以WC颗粒增强相／高铬铸铁复合制成耐磨衬板,与球墨铸铁、中锰耐磨铸铁对比试验和装机运行表明,复合材料的耐磨性有较大幅度的提高。在复杂的服役条件下,复合材料衬板的耐磨性具有良好的组织基础,制作工艺简单,有实际应用价值。