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超音速火焰喷涂WC-Co涂层性能研究

李南翔  
【摘要】: 热喷涂碳化钨/钴金属陶瓷涂层,由于其具有极高的硬度、优越的耐磨性能和良好的韧性,广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、电力、造纸等领域,以提高零部件表面的耐磨性能及修复磨损部位。然而WC-Co粉末在热喷涂过程中受热易脱碳分解,生成W2C、η相、微晶/非晶相,严重的甚至分解生成金属钨,这使得涂层的硬度、耐磨性能、断裂韧性大大降低。原始粉末颗粒粒径大小、粒度分布、形貌、相组成、松装比密度等性质对涂层的相组成和性能影响很大。原始粉末特性因不同的生产厂商、不同的制粉工艺等而异。 本文采用超音速火焰喷涂技术(喷枪为DJ-2700)喷涂三种不同的WC-Co粉末制备涂层,粉末分别以A、B、C标识。采用X-射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM),对粉末的形貌和结构进行了研究,总结了三种粉末颗粒的特性差异。在不同的氧燃比和喷涂距离下对三种粉末进行喷涂制备涂层,研究了喷涂参数对涂层组织致密度的影响;基于涂层性能与涂层组织的紧密联系,选取了每中粉末致密度最高的涂层进行深入研究。分析了三种涂层的显微组织形貌、XRD相结构、喷涂后的颗粒SEM形貌,对比了显微硬度、耐磨性、弹性模量和断裂韧性。研究结果表明: 1.粉末颗粒在主要粒径区间的分布表明,A粉末颗粒粒径大于B、C粉末颗粒,C粉末颗粒粒径略大于B粉末颗粒粒径; 2.C粉末颗粒中的WC颗粒与Co金属结合疏松,孔隙含量多、孔隙大,松装比密度低于A、B粉末; 3.不同的喷涂参数对A、B粉末制备的涂层组织致密度没有明显的影响,增加喷涂距离和喷涂温度可以降低C粉末涂层的气孔率; 4.A粉末制备的涂层组织气孔率最高,C粉末涂层脱碳分解程度最高; 5.C粉末涂层具有最高的显微硬度、耐磨性能和弹性模量,但断裂韧性有所降低。


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