HVOF制备亚微米结构WC-12Co涂层性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了亚微米结构WC-12Co涂层,测试了这种亚微米涂层的结合强度、显微硬度及抗磨粒磨损性能,并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行观察.研究结果表明:喷涂过程中,亚微米结构WC粒子没有明显的脱碳分解发生,涂层组织结构致密,其显微硬度平均值高达HV1105;在相同的试验条件下,16Mn钢的磨粒磨损量是亚微米WC-12Co涂层的7.8倍,这表明亚微米结构涂层具有优异的抗磨粒磨损性能.     

超音速火焰喷涂细晶WC-12 Co涂层的组织性能

利用超音速火焰(HVOF)喷涂技术,制备了一种钴质量分数为12%的细晶碳化钨基硬质合金涂层(WC-12Co),研究了涂层的组织结构、相组成和干滑动摩擦磨损行为。研究结果表明:HVOF喷涂的细晶WC-12Co涂层微观组织致密、均匀,WC晶粒尺寸与初始粉末相当,为500～900 nm。涂层主要为WC相和Co相,有少量W_2C相。与淬火态GCr15钢环干滑动对磨时,磨损率维持在10~(-7) mm~3/(N·m)量级,耐磨性良好,干滑动摩擦因数为0.67～0.76。涂层的主要磨损机制为金属Co相的被挤压、犁削和WC颗粒的剥落。重载时,涂层的磨损机制转化为接触疲劳裂纹扩展,导致局部片层剥离,并伴随着富Co区与对磨环的黏着磨损。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的磨粒磨损行为研究

对超音速火焰WC-12Co涂层进行了磨粒磨损试验,研究了磨粒磨损试验参数对涂层性能的影响,并通过SEM对涂层表面的显微形貌进行了观察分析,探讨了WC-12Co涂层的磨粒磨损失效机制.结果表明:涂层的失重随试验载荷及磨料直径的增加而增加;在载荷或磨料粒度较大时.涂层的磨损失效形式为晶粒剥落及犁沟切削相结合;当载荷或磨料粒度较小时,其失效形式主要为晶粒剥落方式.     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的滑动磨损特性

利用超音速火焰喷涂工艺在铜基复合材料表面制备WC-12Co涂层. 分析了涂层的微观结构、相组成和含量以及表面和截面硬度,并对涂层的摩擦磨损性能进行测试. 结果表明:涂层组织和截面硬度分布均匀,耐磨性好,摩擦过程中会形成两种摩擦膜. 磨损率随载荷增加而呈增大趋势,随转速的增加呈先减小后增大的趋势. 涂层最适用的环境为300 ~500 r· min-1和2~3 N,磨损率与滑动速度间的回归方程满足一元二次函数;磨损率与载荷间的回归方程满足指数方程.     

超音速火焰喷涂WC—Co涂层结构的研究

用Ｘ射线衍射研究超音速火焰喷涂ＷＣ－Ｃｏ涂层的结构及其影响因素的结果表明，超音速火焰喷涂过程中，ＷＣ的分解也会发生，但受ＷＣ－Ｃｏ喷少粉末结构的影响很大。当粉末中的结合相为复合碳化钨（如Ｃｏ３Ｗ３Ｃ，Ｃｏ６Ｗ６Ｃ）而非金属钴时，ＷＣ最容易发生分解，依赖于燃气的种类，将分解为Ｗ２Ｃ或金属钨。钴包覆ＷＣ型粉末喷制的涂层结构明确显示了涂层中Ｃｏ－Ｗ－Ｃ非晶态相的形成。Ｃｏ－Ｗ－Ｃ三元非晶合金经结晶化热处     

添加剂铜在等离子喷涂WC-12Co涂层中的作用研究

以WC-12Co和Cu180粉末为热喷涂材料,采用等离子喷涂系统制备涂层,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对添加铜的WC-12Co涂层的显微组织和相结构进行观察与分析,并使用MH-6维氏硬度仪测量涂层的显微硬度HV,研究添加铜对WC-12Co涂层微观组织、相组成和硬度的影响规律。结果表明：添加铜后,WC-12Co涂层的显微组织更加致密,但显微硬度降低;涂层主要成分是WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO,添加铜对WC的脱碳起到了一定的抑制作用;喷涂过程中铜具有很好的流动性,填充到涂层形成过程中颗粒间的孔隙,降低涂层孔隙率。     

反应超音速火焰喷涂TiC-TiB2-Ni涂层的组织性能

基于反应超音速火焰喷涂技术,以钛粉、炭化硼、石墨和镍粉为原材料,在45#钢基体上制备3种TiC-TiB2-Ni涂层,并对涂层组织与相关性能进行研究.结果表明:Ti-B4C-C-Ni粉末组元在喷涂过程中发生剧烈的放热反应,可以合成TiC-TiB2-Ni金属陶瓷涂层,Ti-B4C之间发生反应的趋势和剧烈程度明显大于Ti-C之间的;涂层中除主要组成相TiC,TiB2和Ni外,还含有一定量的Ti(C,N),TiO2,Ti2O3和NiO相;随着TiB2含量的减少,涂层中的气孔和夹杂物含量增多,显微硬度和结合强度逐渐降低,滑动磨损量明显升高,涂层耐磨性能下降;利用Ti-B<4>C-Ni材料组元制备的TiC-TiB2-Ni涂层的性能最优,涂层的滑动磨损失效形式主要表现为脆性剥落和犁削.     

HVOF制备的Ni60/WC-10Co4Cr涂层组织和滑动磨损性能研究

为了降低超音速火焰(HVOF)喷涂金属陶瓷涂层的材料和加工成本,使其在更大范围内替代会给环境带来严重污染的电镀硬铬(EHC)涂层,本文将不同比例的Ni60与WC-10Co4Cr相混合,并采用HVOF喷涂工艺分别制备了5种金属陶瓷复合涂层.研究了这些涂层的显微组织、基本性能和滑动磨损性能,并将其与EHC涂层进行对比.结果表明:所有HVOF喷涂工艺制备的Ni60/WC-10Co4Cr涂层都很致密(孔隙率小于1%),随着WC-10Co4Cr比例的增加,Ni60/WC-10Co4Cr涂层的硬度从688.3 HV0.3增加到1 203.4HV0.3,磨损率由2.75×10~(-5) mm~3/N·m降低到7.29×10~(-7) mm~3/N·m.并且,所有HVOF喷涂工艺制备的涂层和与其配对的摩擦副的磨损率以及磨擦系数均低于EHC涂层,表现出良好的抗滑动磨损性能.     

添加剂铜对等离子喷涂WC-12Co涂层的相的影响研究

本文以WC-12Co和Cu180粉末为热喷涂材料,采用等离子喷涂系统制备涂层,利用x射线衍射仪对添加铜的WC-12Co涂层的相结构进行分析,研究添加铜对WC-12Co涂层相组成的影响规律。结果表明：添加铜后,WC-12Co涂层的主要成分是WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO,添加铜对WC的脱碳起到了一定的抑制作用。     

ZrO2添加量对等离子放电烧结制备WC-6Co组织和性能的影响

以WC-6Co为主体原料,通过添加不同含量的ZrO₂作为烧结助剂,采用SPS烧结技术制备出性能出众的WC-6Co硬质合金,研究了ZrO₂烧结助剂对硬质合金显微组织及力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrO₂添加量的增加,试样的显微组织更加致密,相对密度更大,硬度和断裂韧性也有一定程度的增加.并且,当添加ZrO₂的质量分数为3%时,试样的相对密度达到96.7%,维氏硬度增加到20.28kN·mm^-2,断裂韧性增长到12.7MPa·mm^1/2,综合性能最优.研究发现,ZrO₂可以通过促进离子的扩散和颗粒的重排促进烧结,最终使得材料的相对密度和性能均得到提升.     

Characterization and wear behavior of WC-0.8Co coating on cast steel rolls by electro-spark deposition

To prepare high wear resistance and high hardness coatings, electro-spark deposition was adopted for depositing an electrode of a mixture of 92wt%WC+8wt%Co on a cast steel roll substrate. The coating was characterized by classical X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray analysis (EDX). The results indicate that the coating shows nanosized particulate structure and dendritic structure including columnar structure and equiaxed structure. The primary phases of the coating contain Fe₃W₃C, Co₃W₃C, Fe₂C and Si₂W. The coating has a low friction coefficient of 0.13, its average wear-resistance is 3.3 times that of the cast steel roll substrate and the main mechanism is abrasive wear. The maximum microhardness value of the coating is about 1573.9 Hv_0.3. The study reveals that the electro-spark deposition process has the characteristic of better coating quality and the coating has higher wear resistance and hardness.     

微波烧结法制备WC-10Co硬质合金

以直接还原碳化方法制备的超细碳化钨-钴复合粉末为原料，采用微波烧结、放电等离子体烧结、真空烧结制备碳化钨-钴硬质合金，研究1200℃的烧结温度下，不同烧结方法对碳化钨-钴硬质舍金性能的影响。微波烧结超细WC-10Co复合粉末，在1200℃的烧结温度下保温7min，制备了综合性能优良的超细WC-10Co硬质合金，相对密度达到99．5％，洛氏硬度为HRA92．5，矫顽力为30．0kA／m，磁饱和度为83％，平均晶粒粒度≤350nm。与采用常规烧结方法得到烧结体相比，烧结时间显著减少，烧结体性能提高；与放电等离子体烧结相比，晶粒异常长大得到-定的控制。     

表面熔融粒子结构对超音速火焰喷涂层结合性能的影响

探讨了在超音速火焰喷涂（HVOF）过程中所形成的表面金属层熔化而芯部陶瓷相不熔化的表面熔融粒子结构。研究了这种粒子结构对HVOF涂层结合性能的影响规律,发在态颗粒的密度及体积分数与结合强度有直接的对应关系。提出了综合考虑固态粒子密度、体积分数及速度,表征半熔结构状态对涂层结合性能影响的有效固相质量和有效固相动能两个参量。有效固相质量定义为固态粒子密度和其体积分数平方的乘积,有效固相动能定义为有效固相质量与粒子速度平方的乘积。试验结果表明,涂层的结合强度随这两个参量的增加而增加。     

脉冲电沉积Ni-W合金镀层的微观结构及摩擦学性能

利用脉冲电沉积的方法制备了Ni-W合金镀层,在微观形貌上与用直流电沉积方法得到的镀层进行比较.通过XRD研究了W在镀层中的含量以及对Ni-W合金镀层组织结构的影响;分析了该镀层在油润滑及干摩擦条件下摩擦系数随载荷与速度变化的情况,并与硬铬镀层进行比较.同时,探讨了在油润滑及干摩擦条件下Ni-W合金镀层的摩擦磨损机理.结果表明:Ni-W合金镀层在干摩擦条件下具有很好的耐磨性能.     

Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷的制备与性能

以WC-10Co纳米复合粉末、YSZ纳米粉末与Al2O3亚微粉末为原料,采用热压烧结制备了性能优良的Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷.分别在1380,1450和1500℃烧结温度下制备Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷,通过考察烧结体的断裂韧性、洛氏硬度、密度、磁滞回线和断口形貌,研究了烧结温度对WC-10Co纳米复合粉末、YSZ纳米陶瓷粉末与Al2O3亚微粉末的复合粉末烧结性能的影响.确定合理的Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷烧结温度为1450℃.结果表明,质量分数为50%的WC-10Co纳米复合粉末、10%的YSZ纳米陶瓷粉末与和40%的亚微Al2O3粉末的复合粉末经过48h的高能球磨后,再经过1450℃热压烧结,可以得到晶粒尺寸小于1μm的整体性能较好的亚微Al2O3/WC-10Co/ZrO2金属陶瓷,其相对密度为97.5%,断裂韧性为7.4468MPa·m1/2,硬度为HRA 94.0.