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爆炸喷涂WC/Co涂层组织性能研究

柏洪武  
【摘要】: 热喷涂碳化钨(WC)涂层被广泛应用在各种需要抗强烈的磨粒磨损的场合,爆炸喷涂以其优良的耐磨性能成为热喷涂领域的重要分支。由于成本较高、生产率较低,一般应用在军事与航天领域,近年来逐渐向民用方向扩展,并取得了良好的经济效益。 为了提高316L不锈钢的耐磨性,本文选用四种具有不同WC颗粒尺寸和不同含Co量的WC/Co喷涂粉末,采用爆炸喷涂工艺,通过改变乙炔和氧气流量等主要的喷涂参数,在316L钢基体上制备了16种WC/Co涂层。采用X衍射仪、扫描电镜对涂层的相结构和微观组织进行了研究;采用灰度法测试了涂层的气孔率;采用拉伸法测试了涂层的结合强度;采用小负荷维氏硬度计测试了开裂韧性;最后采用湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对涂层磨粒磨损行为进行了研究;以探讨了WC原始颗粒尺寸,WC/Co喷涂粉末中的Co含量和喷涂工艺参数对涂层性能的影响。 本文得到的主要结论如下:1.氧燃比对涂层质量影响很大,随着氧燃比的增加,涂层中的WC相产生分解或氧化生成W2C相甚至单质W相,涂层的硬度随着W2C(未出现W相)含量的增加而增加,相应的耐磨性也增加;当WC分解成W2C和W相时,涂层的硬度还会增加,但是,由于此时涂层的脆响大大增高,导致其抗磨粒磨损性能随着硬度的升高而下降。2.涂层的孔隙率和开裂韧性随着涂层硬度的提高而降低。3.结构相似的涂层,涂层中WC颗粒尺寸越小,涂层的抗磨粒磨损性能越好。4.在相同的载荷条件下,涂层的磨损失重随着磨粒颗粒尺寸的增大而增大。5.WC/Co涂层的磨粒磨损机理为:在涂层中的粘结相Co被磨粒优先切削掉之后,露出的WC粒子在磨粒的反复冲击和滚压的作用下,起初WC粒子发生较均匀的磨耗磨损,随着粘结相不断地被磨去,露出的WC粒子越来越突出,所受到的粘结相的固定作用越来越小,导致WC粒子开裂、破碎最终脱落。


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