WC颗粒增强Fe基耐磨熔覆层的组织和性能研究

发布时间：2019-11-16 00:18

【摘要】：颗粒增强金属基复合材料对于提高材料性能、延长零件的使用寿命具有重要作用,尤其是陶瓷颗粒的加入使得金属基复合材料的耐磨性得到显著提高,这是耐磨材料目前的研究热点之一。在表面技术中,等离子熔覆技术因其熔覆效率高、设备成本低且熔覆质量良好等优势在工业生产中有广泛应用。目前,等离子熔覆WC颗粒增强Fe基熔覆层研究取得了一定成果,但WC颗粒分布不理想和粉末利用率较低等问题未得到解决。本文尝试通过改进工艺条件,研究等离子熔覆层组织、性能,以制备组织、性能优良的WC颗粒增强Fe基合金熔覆层。本文利用改进的等离子熔覆后送粉技术,在45#钢表面制备了WC颗粒增强Fe基耐磨熔覆层,熔覆层无宏观裂纹气孔缺陷、成形良好。本文研究改进后的后送粉技术、送粉电压、WC颗粒对颗粒增强Fe基熔覆层的影响,研究了熔覆层的组织和耐磨性能,研究了热处理工艺对熔覆层的组织和性能的影响。采用OM、SEM、EDS和XRD等对熔覆层的组织和成分进行了分析,采用自制的摩擦试验机分析了熔覆层的耐磨性能,并探讨了磨损机理。结果表明:采用改进的后送粉技术,WC颗粒在熔覆层组织中均匀分布、粉末利用率显著提高,WC颗粒基本得以保留,WC颗粒边缘熔化仅4~5μm。熔覆层的主要物相由WC、W_2C、α-Fe、Cr_(23)C_6、Fe_3W_3C、Cr_3C_2和Cr_7C_3构成。不同后送粉电压对WC颗粒分布有明显影响,当送粉电压为8V,WC沉积在熔覆层的底部,送粉电压在10V以上,WC在熔覆层中均匀分布。熔覆层的硬度较基体显著提高,最高硬度达到1600 HV10。在等离子熔覆中,球形铸造WC和多边形WC相比粉末流动性更好,WC的利用率更高。上述熔覆层在1100℃下淬火,在不同温度下回火,其物相种类未发生明显变化,但物相含量存在差异,热处理后,Cr23C6相对含量减少,Cr_7C_3量增多。550℃回火的熔覆组织中有大量白色碳化物颗粒析出并呈弥散分布;200℃未见明显析出物、650℃回火时析出的白色颗粒较少。熔覆层热处理的正交实验表明,淬火温度在900~1100℃之间,温度越高,后续回火析出的颗粒状碳化物越多。等离子熔覆WC颗粒增强Fe基耐磨熔覆层的磨损机理主要以磨粒磨损为主,熔覆层的耐磨性能和Cr_(12)MoV相比显著提高。
【图文】：

热喷涂过程示意图

（a）预制式 （b）同步式图 1.2 激光熔覆送粉原理示意图Fig 1.2 Schematic diagram of Laser cladding powder feeding
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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本文编号：2561559