强流脉冲离子束辐照WC-Ni硬质合金的摩擦磨损性能

发布时间：2020-01-27 07:38

【摘要】：为进一步提高WC-Ni硬质合金的表面耐磨性,采用强流脉冲离子束(HIPIB)对其表面进行辐照处理。利用扫描电子显微镜、显微硬度计和环-块式摩擦磨损试验机研究了HIPIB辐照WC-Ni硬质合金的微观组织、硬度分布和摩擦磨损性能。结果表明:HIPIB辐照WC-Ni硬质合金表面发生快速重熔与烧蚀,组织显著细化、致密化;随着束流密度和辐照次数的增加,熔层厚度与硬化层深度增加、摩擦因数和磨损率降低,束流密度300A/cm~2辐照10次,熔层厚度约4μm,硬化层深度可达160μm,摩擦因数和磨损率分别降低45%和70%。辐照硬质合金表面重熔层的磨损主要表现为以均匀微观切削为主的磨粒磨损,近表层冲击硬化区的磨损仍以Ni粘结相的微观磨损和WC晶粒脱落为主,但辐照应力波的长程硬化作用使硬质合金中WC晶粒与Ni粘结相之间的结合力增强以及Ni粘结相自身强化有效抑制了这类磨损。
【图文】：

硬质合金的表面状态相关，一方面ＨＩＰＩＢ辐照的热冲击使硬质合金表面形成峰谷起伏烧蚀重熔形貌，且起伏程度随束流密度和辐照次数增加，使实际摩擦接触面积减小；另一方面，ＨＩＰＩＢ辐照的热冲击使硬质合金表层长程硬化，硬化层可减轻磨损过程中的粘着磨损，良好支撑磨损载荷，降低摩擦因数［１１］。Ｕｇｌｏｖ等［９］采用强流脉冲电子束处理ＷＣ－１５ＴｉＣ－６Ｃｏ硬质合金发现，辐照可使硬质合金的摩擦因数显著降低，且随能量密度增加而降低，这源于辐照改性层硬度的增加。图３ＨＩＰＩＢ辐照ＷＣ－Ｎｉ硬质合金摩擦因数与束流密度和辐照次数的关系Ｆｉｇ．３ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＨＩＰＩＢｉｒｒａｄｉａｔｅｄＷＣ－Ｎｉｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗｉｔｈｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎ－ｓｉｔｙａｎｄｓｈｏｔｎｕｍｂｅｒｓ图４为载荷９８Ｎ、滑动速度０．４７ｍ／ｓ干摩擦条件下ＨＩＰＩＢ辐照ＷＣ－Ｎｉ硬质合金的磨损率与束流密度和辐照次数的关系曲线。可以看出，原始硬质合金试样的平均磨损率约为１．２×１０－６ｍｍ３／Ｎｍ，ＨＩＰＩＢ辐照可显著提高ＷＣ－Ｎｉ硬质合金的耐磨性，辐照硬质合金的磨损率随束流密度的增加而减小，３００Ａ／ｃｍ２辐照磨损率可降低至３．６×１０－７ｍｍ３／Ｎｍ，，降低约７０％；辐照次数对硬质合金磨损率的影响与束流密度相似，辐照硬质合金的磨损率随辐照次数的增加而显著降低。测量磨损试样的磨痕深度发现，摩擦图４ＨＩＰＩＢ辐照ＷＣ－Ｎｉ硬质合金的磨损率与束流密度和辐照次数的关

照ＷＣ－Ｎｉ硬质合金的磨损率与束流密度和辐照次数的关系曲线。可以看出，原始硬质合金试样的平均磨损率约为１．２×１０－６ｍｍ３／Ｎｍ，ＨＩＰＩＢ辐照可显著提高ＷＣ－Ｎｉ硬质合金的耐磨性，辐照硬质合金的磨损率随束流密度的增加而减小，３００Ａ／ｃｍ２辐照磨损率可降低至３．６×１０－７ｍｍ３／Ｎｍ，降低约７０％；辐照次数对硬质合金磨损率的影响与束流密度相似，辐照硬质合金的磨损率随辐照次数的增加而显著降低。测量磨损试样的磨痕深度发现，摩擦图４ＨＩＰＩＢ辐照ＷＣ－Ｎｉ硬质合金的磨损率与束流密度和辐照次数的关系Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃｗｅａｒｒａｔｅｏｆｔｈｅＨＩＰＩＢｉｒｒａｄｉａｔｅｄＷＣ－Ｎｉｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗｉｔｈｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎ－ｓｉｔｙａｎｄｓｈｏｔｎｕｍｂｅｒｓ９９

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本文编号：2573562