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爆炸喷涂WC13Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层机械性能和耐磨性能的对比研究

高朝卿  
【摘要】:本文利用爆炸喷涂技术采用乙炔和丙烷二组元混合燃料气体作为涂层沉积过程中的燃料,成功制备了含有不同粘结相的WCl3Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层。采用X射线衍射定量分析技术方法对W2C和W的相对含量进行了定量计算,确定了不同喷涂条件下WC粒子的脱碳分解程度的相对大小。对WCl3Ni4Cr和WC110Co4Cr涂层的硬度、弹性模量和断裂韧性等机械性能进行了测定和分析。采用拔销法对涂层与基体之间的结合强度进行了表征。采用自主设计的两套磨损装置对WCl3Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层的耐磨性能进行了表征。利用电化学手段对所制备的WC涂层在酸性、中性和碱性条件下的耐蚀性进行了比较。为了进一步提高涂层的质量,本文通过改变基体温度,研究了基体温度对粉末扁平化行为、涂层的硬度weibull模数和特征硬度及涂层结合强度的影响。本研究从热喷涂涂层的残余应力方面解析了基体温度对涂层结合强度的影响机制,提出了一种改善涂层粘结强度的方法。研究表明,当氧乙炔比固定为1.1时,随着丙烷流量的增大,爆炸喷涂WCl3Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层中WC的分解程度降低,同时涂层的机械性能和耐磨性也得到了明显的改善。丙烷流量为40 slpm时,非腐蚀性的环境中WCl3Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层的耐磨损性能几乎处于相同水平。相同的外界腐蚀条件下,在NaCl溶液和NaOH溶液中WCl3Ni4Cr涂层的耐蚀性比WC10Co4Cr涂层好。在一定的温度范围内,提高基体温度可以提高WC涂层与基体之间的结合强度,同时也可以改善涂层的组织均匀性。


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