纯铝基体氩弧熔覆CuZn-WC、Ni-WC、Ni-MoFe表面层的显微组织与性能

发布时间：2018-10-24 15:11

【摘要】：由于轻量化、节能及环保等需求,铝合金被越来越多的应用于各个行业,但铝合金强度低限制了其应用。本文以CuZn-WC、Ni-WC及Ni-MoFe三种混合粉末作为预敷材料,采用钨极氩弧(TIG)焊机在纯铝基体上进行氩弧熔覆试验来改善铝基体表面耐磨性。通过改变混合粉末的配比及工艺参数研究所获得表面层的显微组织与性能。对纯铝基体氩弧熔覆CuZn-WC获得的表面层进行显微组织与性能研究表明:当预敷粉末中WC含量小于60wt.%时,表面层相组成为α-Al固溶体、少量Al4W化合物及CuZn合金和WC团聚物;当预敷粉末中WC含量大于等于60wt.%时,表面层中主要含有α-Al固溶体、大量板条或块状Al4W化合物及少量CuZn合金和WC团聚态。随着预敷粉末中WC含量的增加,Al4W化合物的数量及尺寸随之变大,表面层显微硬度升高,最高约为铝基体的4.5倍,其耐磨性约为铝基体的2倍。不同熔覆电流条件下在纯铝基体上氩弧熔覆Ni-WC,表面层显微组织与性能研究结果表明:160A熔覆电流时可以获得显微组织与性能良好的表面层。在160A电流下改变预敷粉末中Ni与WC质量比,当Ni含量大于等于90wt.%时,表面层中出现大量Al3Ni2和Al3Ni化合物,主要形态是Al3Ni包围着Al3Ni2的等轴晶,表面层显微硬度均值为铝基体的12倍,耐磨性为铝基体的4倍;当Ni含量为30wt.%-80wt.%时,枝晶状Al3Ni和不规则形态Al12W分布在α-Al固溶体上,表面层下部出现Al3Ni与α-Al共晶组织。表面层显微硬度均值为铝基体的5倍,耐磨性为铝基体的2倍;当Ni含量为10wt.%-20wt.%时,表面层相组成为α-Al固溶体、条状及块状Al12W化合物和少量Al3Ni化合物,由于熔合不良等缺陷表面层的厚度变薄,导致表面层中化合物密度增加,显微硬度均值约为铝基体的7倍,耐磨性为铝基体的2倍。当预敷粉末为WC时,表面层中强化相为Al4W化合物,表面层与铝基体熔合不良,显微硬度和耐磨性均提高不大。改变电流氩弧熔覆MoFe时,研究表面层显微组织与性能表明:100A-120A电流下,表面层相组成为白色块状Al2.72Fe0.28Mo、灰白色Al5Fe2及白色α-Al固溶体,表面层显微硬度均值比铝基体提高了26倍,耐磨性是铝基体的4倍;140A-160A电流下,表面层相组成为灰白色条状、块状及不规则形态Al4Mo、深灰色板条状Al3Fe及α-Al固溶体,表面层显微硬度均值比铝基体提高了11倍,耐磨性比基体高3.5倍;180A-200A电流下,表面层相组成为灰白色块状及条状Al5Mo,深灰色十角星形Al3Fe及α-Al固溶体,表面层显微硬度均值比铝基体略有提升。在160A熔覆电流下,当预敷粉末为80wt.%Ni-20wt.%MoFe和60wt.%Ni-40wt.%MoFe时,表面层相组成为黑蓝色粒状或条状Al3Ni化合物、锈红色条状Al3Fe化合物、土黄色条状或不规则状Al5Mo化合物及α-Al固溶体;当预敷粉末为MoFe时,表面层相组成为条状Al3Fe化合物、块状、条状或不规则形态Al4Mo化合物及α-Al固溶体。这些表面层中化合物的尺寸较小且分布比较稀疏,表面层显微硬度均值可达230-290HV,约为铝基体的9-11倍,耐磨性提高了3.5倍。当预敷粉末为Ni时,表面层相组成为黑色Al3Ni和灰色Al3Ni2等轴晶、少量Ni颗粒及α-Al固溶体,表面层中化合物分布比较致密;当预敷粉末为40wt.%Ni-60wt.%MoFe和20wt.%Ni-80wt.%MoFe时,表面层相组成为具有规则形状白色的Al2.72Fe0.28Mo化合物、土黄色不规则状Al5Mo化合物、锈红色板条状Al3Fe化合物、少量黑蓝色Al3Ni化合物及α-Al固溶体。这些化合物尺寸和密度较大,表面层显微硬度均值可达330-470HV,约为铝基体的12-18倍,耐磨性约提高了3.5倍。综上所述,预敷粉末为20wt.%Ni-80wt.%MoFe时,表面层组织最致密、化合物种类多、尺寸大,且与铝基体有良好的冶金结合,获得了显微硬度均值高达470HV的表面层,耐磨性达到铝基体的4倍,是显微组织和性能均比较良好的表面层。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 松山;;表面层导电的塑料板[J];化工新型材料科技资料;1980年11期

2 刘凤英;用富硼表面层改善钼板延性[J];稀有金属材料与工程;1983年02期

3 张远圻;金庆同;齐文春;;线切割加工表面层质量分析[J];电加工;1988年03期

4 陶春虎,T.MAGNIN;表面层与基体材料中位错的交互作用[J];材料工程;1993年05期

5 ;09铜钨锡耐腐蚀低合金钢表面热裂的分析——铜与09铜钨锡钢表面热裂的关系[J];吉林大学学报(自然科学版);1975年Z1期

6 李金平;;玻璃表面结构的几个问题探讨[J];大连轻工业学院学报;1981年02期

7 ;九、环境保护名词解释[J];炼油工业环境保护;1982年03期

8 顾敬瑜;;电解银剥粒机的改进[J];安徽化工;1983年04期

9 孟中岳;用XPS研究几种沸石的表面组成[J];高等学校化学学报;1986年07期

10 张学仁;于华;陈洪勋;;挤压珩磨对线切割表面性能的影响[J];电加工;1989年05期

相关会议论文 前3条

1 马琦;胡文祥;;高声阻抗表面层分层介质层间粘接缺陷超声检测的数值仿真与扫描成像[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年

2 俞佩琛;沈仲英;王培珍;蒋平辉;;摩擦材料热影响表面层的形成[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集摩擦磨损部分（Ⅱ）[C];1982年

3 禹路;卫定;李萍;;基于表面层理论的尺度效应研究[A];2008年安徽省科协年会机械工程分年会论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前3条

1 张志宏;不锈钢钝化表面层的纳米级化学分析[N];中国冶金报;2007年

2 ;食糖受潮后会出现哪些变化？[N];中国质量报;2003年

3 张yN 李敏;简述器皿玻璃生产[N];山西科技报;2004年

相关博士学位论文 前1条

1 王国华;大气表面层高雷诺数湍流实验研究[D];兰州大学;2014年

相关硕士学位论文 前8条

1 杨凤雷;蛭石在热阻路面中的应用研究[D];长安大学;2015年

2 桑青;纯铝基体氩弧熔覆CuZn-WC、Ni-WC、Ni-MoFe表面层的显微组织与性能[D];吉林大学;2016年

3 梁村民;粗糙元参数对风洞中大气表面层形成与发展的影响[D];西安建筑科技大学;2009年

4 朱德振;大气表面层流向湍流强度标度关系研究[D];兰州大学;2014年

5 成功;表面层沥青混合料级配优选研究[D];长安大学;2009年

6 安鹏飞;SHS法制备镍基和铜基Ti_5Si_3表面层[D];吉林大学;2008年

7 于爽;氮电弧处理ZL101铝合金的表面强化层微观结构与性能[D];吉林大学;2014年

8 丛大志;利用氮电弧在TA2基体上制备TiN表面层[D];吉林大学;2006年

，

本文编号：2291717