铸钢表面Ni-Co/WC+G复合熔覆层的形成机制及性能研究
发布时间：2021-05-31 16:17
镍钴基合金已被广泛应用于零部件的表面改性,能够有效克服高温、摩擦磨损、重载荷和腐蚀介质等条件。而WC颗粒作为增强相加入后,能改善单一合金的耐磨性和抗氧化性,加入石墨（简称:G）可作为固体润滑剂,更能进一步降低复合材料的摩擦系数和磨损率。本文采用真空熔覆的方法在ZG45基体上制备了一系列Ni-Co基熔覆层,对组织和性能做了分析和研究。Ni-Co/WC复合熔覆层成型良好、组织致密,WC颗粒在镍-钴基合金中呈三维网状分布,主要组成相有WC、Cr7C3、Cr23C6、Ni3Si、FeNi3和γ-Ni-Co固溶体。该熔覆试样截面的微观形貌分为母材区、过渡区和复合区,其中母材区和过渡区之间还存在宽约25μm的熔合区。添加石墨后,在熔覆层中产生大量孔径不一的“石墨孔洞”,而加入过量的石墨会降低熔覆材料的致密性和强度。Ni-Co基合金熔覆层中由于含有W元素,在靠近结合界面的区域容易与Fe、Cr、Ni等元素形成菱形或方形的M6C相。对不同成分的Ni-Co熔覆试样进行了三点弯曲试验。研究发现Ni-40%Co合金熔覆层与ZG45基体的力学协调性能较好,当熔覆层侧朝上弯曲时,基体断口有大量的韧窝,基体侧发生韧...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔覆层所选材料（粉末）的微观形貌
硕士学位论文所示。在熔覆层中添加 WC 增强颗粒的同时，加入适量的诸如 CaF2、MoS2、WS2之类的固体润滑剂可以起到减摩的作用，本试验选取镍包石墨作为固体润滑剂，其形貌如图2.1(d)所示。表2.2 Ni60A镍基合金粉末的化学成分（Wt.%）表2.3 Co42A钴基合金粉末的化学成分（Wt.%）元素种类 C B Si Cr Fe Ni含量 0.7~1.1 3.0~4.0 3.5~5.0 15~17 ≤5.0 余量元素种类 C B Si Cr W Fe Co含量 0.7~1.4 1.0~1.2 ≤2.0 25~32 3.0~6.0 ≤5.0 余量
每组样品进行 3 组试验，选取稳定的曲线。图 2.4 三点弯曲试验方案示意图2.4.3 极化曲线测试通过电化学工作站，测试出材料的极化曲线，通过外推法（线性拟合）得出相应的腐蚀电位和腐蚀电流密度，由于电化学工作站具有高精准性的特点，所以采用这种方法能够较客观地评价和对比同类材料由于较小的成分变化引起耐腐蚀性能的差别。本试验所选用电化学工作站为 CHI660D 型，将待测熔覆层试样加工为薄片性，尺寸为 10mm10mm 2mm，采用锡焊将导线焊接在试样的另一面，用牙托粉和树脂配合对薄片试样进行封装，露出一个 10mm 10mm 待测面，采用与金相试样相同的步骤对待测面进行打磨和抛光，清洗干净后备用。与此同时配制质量分数为 5.0%的 NaCl 溶液，将适量的该溶液注入三通管并放在 25℃的恒温槽水浴中，然后接通各个电极的导线进行极化曲线的测试。采用标准三电极系统，工作电极为有效面积 10mm 10mm 的薄片样品，铂片为辅助电极，参比电极为饱和甘汞电极。扫描速度为 0.01V/s
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure characteristics of Ni/WC composite cladding coatings[J]. Gui-rong Yang,Chao-peng Huang,Wen-ming Song,Jian Li,Jin-jun Lu,Ying Ma,and Yuan Hao. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(02)
[2]类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能[J]. 张玉福,杨贵荣,黄超鹏,宋文明,李健,吕晋军,郝远. 材料研究学报. 2015(09)
[3]等离子喷涂WC颗粒增强Ni基涂层组织及抗冲蚀性能[J]. 王东生,田宗军,王松林,黄因慧. 热加工工艺. 2012(04)
[4]石墨/TiC改性镍基合金复合涂层的摩擦学性能（英文）[J]. 蔡滨,谭业发,屠义强,王小龙,谭华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(11)
[5]合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响[J]. 董刚,严彪,邓琦林,余廷. 材料科学与工程学报. 2011(02)
[6]热处理对机械合金化Ni/Ti冷喷涂层金属间化合物形成的影响[J]. 周勇,杨冠军,王洪铎,李耿,李长久. 焊接学报. 2010(08)
[7]两种电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层的高温氧化行为[J]. 徐朝政,姜肃猛,马军,宫骏,孙超. 金属学报. 2009(08)
[8]激光熔覆Ni基与Ni+Cr3C2合金涂层凝固组织特征[J]. 张大伟,张新平. 材料热处理学报. 2009(02)
[9]溅射Ni32Co23Cr8Al2Si纳米晶涂层900℃氧化性能[J]. 孙俭峰,周月波,张海军. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[10]激光熔覆镍、钴基涂层性能比较研究[J]. 娄德元,贺春林,陈江,董世柱,梁骁,才庆魁. 热加工工艺. 2009(04)
本文编号：3208562
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔覆层所选材料（粉末）的微观形貌
硕士学位论文所示。在熔覆层中添加 WC 增强颗粒的同时，加入适量的诸如 CaF2、MoS2、WS2之类的固体润滑剂可以起到减摩的作用，本试验选取镍包石墨作为固体润滑剂，其形貌如图2.1(d)所示。表2.2 Ni60A镍基合金粉末的化学成分（Wt.%）表2.3 Co42A钴基合金粉末的化学成分（Wt.%）元素种类 C B Si Cr Fe Ni含量 0.7~1.1 3.0~4.0 3.5~5.0 15~17 ≤5.0 余量元素种类 C B Si Cr W Fe Co含量 0.7~1.4 1.0~1.2 ≤2.0 25~32 3.0~6.0 ≤5.0 余量
每组样品进行 3 组试验，选取稳定的曲线。图 2.4 三点弯曲试验方案示意图2.4.3 极化曲线测试通过电化学工作站，测试出材料的极化曲线，通过外推法（线性拟合）得出相应的腐蚀电位和腐蚀电流密度，由于电化学工作站具有高精准性的特点，所以采用这种方法能够较客观地评价和对比同类材料由于较小的成分变化引起耐腐蚀性能的差别。本试验所选用电化学工作站为 CHI660D 型，将待测熔覆层试样加工为薄片性，尺寸为 10mm10mm 2mm，采用锡焊将导线焊接在试样的另一面，用牙托粉和树脂配合对薄片试样进行封装，露出一个 10mm 10mm 待测面，采用与金相试样相同的步骤对待测面进行打磨和抛光，清洗干净后备用。与此同时配制质量分数为 5.0%的 NaCl 溶液，将适量的该溶液注入三通管并放在 25℃的恒温槽水浴中，然后接通各个电极的导线进行极化曲线的测试。采用标准三电极系统，工作电极为有效面积 10mm 10mm 的薄片样品，铂片为辅助电极，参比电极为饱和甘汞电极。扫描速度为 0.01V/s
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure characteristics of Ni/WC composite cladding coatings[J]. Gui-rong Yang,Chao-peng Huang,Wen-ming Song,Jian Li,Jin-jun Lu,Ying Ma,and Yuan Hao. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(02)
[2]类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能[J]. 张玉福,杨贵荣,黄超鹏,宋文明,李健,吕晋军,郝远. 材料研究学报. 2015(09)
[3]等离子喷涂WC颗粒增强Ni基涂层组织及抗冲蚀性能[J]. 王东生,田宗军,王松林,黄因慧. 热加工工艺. 2012(04)
[4]石墨/TiC改性镍基合金复合涂层的摩擦学性能（英文）[J]. 蔡滨,谭业发,屠义强,王小龙,谭华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(11)
[5]合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响[J]. 董刚,严彪,邓琦林,余廷. 材料科学与工程学报. 2011(02)
[6]热处理对机械合金化Ni/Ti冷喷涂层金属间化合物形成的影响[J]. 周勇,杨冠军,王洪铎,李耿,李长久. 焊接学报. 2010(08)
[7]两种电弧离子镀Ni-Co-Cr-Al-Si-Y涂层的高温氧化行为[J]. 徐朝政,姜肃猛,马军,宫骏,孙超. 金属学报. 2009(08)
[8]激光熔覆Ni基与Ni+Cr3C2合金涂层凝固组织特征[J]. 张大伟,张新平. 材料热处理学报. 2009(02)
[9]溅射Ni32Co23Cr8Al2Si纳米晶涂层900℃氧化性能[J]. 孙俭峰,周月波,张海军. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[10]激光熔覆镍、钴基涂层性能比较研究[J]. 娄德元,贺春林,陈江,董世柱,梁骁,才庆魁. 热加工工艺. 2009(04)
本文编号：3208562
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