添加石墨的WC-Co硬质合金耐磨涂层制备与研究
发布时间：2021-11-21 10:21
硬质合金涂层具有硬度高、红硬性好等优点而被广泛应用于耐磨涂层制备及使用。通常用喷涂工艺制备WC-Co硬质合金耐磨涂层提高基材的耐磨性和修复受损材料。但在大气等离子喷涂工艺（Air Plasma Thermal Spray,简称APTS或APS）制备WC-Co硬质合金涂层过程中会发生脱碳现象。本研究采用具有较好硬度和耐磨性的WC-Co硬质合金和石墨固体润滑剂作为原始粉末,通过APS工艺在M35高速钢表面制备石墨/WC-Co硬质合金耐磨涂层,探究APS喷涂工艺参数、机械球磨时间、石墨添加量和后续强流脉冲电子束表面改性对涂层显微组织和性能的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）探究涂层显微组织和物相组成,通过Image-J、维氏硬度计、摩擦磨损试验机、高精度天平、涂层附着力自动划痕仪探究涂层孔隙率、显微硬度、摩擦系数、磨损失重和结合强度等性能。获得如下结论:（1）APS最佳工艺参数600 A,电压40 V。该参数下喷涂粉末熔覆效果好、涂层致密性高、孔隙率低（约为12.1%）、涂层显微硬度高（约为526 HV）、界面结合强度高（约为80.465 N）、涂层...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 WC-Co硬质合金研究现状
1.3 固体润滑剂与自润滑结构应用
1.4 硬质合金涂层的制备工艺
1.4.1 激光熔覆
1.4.2 爆炸喷涂
1.4.3 超音速火焰喷涂
1.5 大气等离子喷涂原理及特点
1.6 涂层表面改性方法
1.6.1 真空退火工艺
1.6.2 激光重熔工艺
1.6.3 强流脉冲电子束对WC-Co涂层表面改性
1.7 本课题提出及主要研究内容
第2章 实验材料及方法
2.1 研究思路
2.2 实验材料
2.2.1 基体材料
2.2.2 喷涂粉末材料
2.3 涂层制备
2.3.1 基体预处理
2.3.2 热喷涂涂层制备
2.3.3 强流脉冲电子束
2.4 涂层组织观察与分析
2.4.1 粉末和涂层显微形貌观察
2.4.2 相成分分析
2.5 涂层性能分析
2.5.1 涂层显微硬度分析
2.5.2 涂层耐磨性分析
2.5.3 涂层孔隙率测量
2.5.4 涂层结合强度分析
第3章 自润滑涂层设计与制备探索
3.1 涂层显微组织形貌分析
3.1.1 原始粉末形貌
3.1.2 涂层表面形貌分析
3.1.3 涂层截面形貌分析
3.2 涂层的物相分析
3.2.1 涂层表面X射线衍射分析
3.2.2 涂层表面能谱分析
3.3 涂层显微硬度分析
3.4 石墨添加对涂层组织性能的影响
3.4.1 涂层显微组织观察和相成分分析
3.4.2 涂层性能测试
第4章 石墨添加量和球磨时间对涂层显微组织和性能影响
4.1 机械球磨时间对涂层显微组织和性能影响
4.1.1 粉末形貌观察与分析
4.1.2 涂层微观形貌观察与相成分分析
4.1.3 涂层性能测试与分析
4.2 石墨添加量对涂层显微组织和性能影响
4.2.1 粉末形貌观察与分析
4.2.2 涂层微观形貌观察
4.2.3 涂层相成分XRD分析
4.2.4 涂层性能测试与分析
第5章 强流脉冲电子束辐照涂层显微组织和性能表征
5.1 HCPEB辐照组织形貌观察
5.1.1 表面组织形貌观察
5.1.2 截面组织形貌观察
5.1.3 典型组织形貌观察
5.2 表面相成分组成分析
5.2.1 典型形貌能谱分析
5.2.2 表面XRD分析
5.3 涂层显微硬度测试
5.4 涂层摩擦磨损性能测试与分析
5.4.1 涂层摩擦系数和磨损量测试
5.4.2 表面磨痕形貌分析
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能[J]. 赵运才,上官绪超,张继武,何文. 表面技术. 2018(03)
[2]激光熔覆制备WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具的微观结构及切削性能[J]. 刘洪喜,董涛,张晓伟,刘子峰,石海. 中国激光. 2017(08)
[3]强流脉冲电子束处理对WC-Co硬质合金耐磨性的影响[J]. 任鑫,曹丹凤,徐洋,郝胜智. 金属热处理. 2015(10)
[4]强流脉冲电子束辐照YG6X硬质合金表层组织与性能研究[J]. 郝胜智,徐洋,张悦,董闯. 真空科学与技术学报. 2014(01)
[5]石墨含量对石墨/TiC/镍基合金复合涂层微观组织与摩擦学性能的影响（英文）[J]. 蔡滨,谭业发,屠义强,王小龙,徐婷. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(08)
[6]固体自润滑涂层的研究进展[J]. 杨茂盛,刘秀波,何祥明,王明娣. 材料导报. 2011(S1)
[7]45钢激光重熔WC-Co涂层磨损性能研究[J]. 李养良,彭西峰,陈清宇,王玉伟. 应用激光. 2009(02)
[8]不同环境气氛对高速干滑动钢/铜摩擦副磨损机制的影响[J]. 段海涛,杜三明,张永振. 润滑与密封. 2007(11)
[9]涂层／基体材料界面结合强度测量方法的现状与展望[J]. 杨班权,陈光南,张坤,罗耕星,肖京华. 力学进展. 2007(01)
[10]超音速等离子喷涂WC/Co纳米结构涂层性能研究[J]. 叶雄林,马世宁,李长青,邓智昌. 中国表面工程. 2004(01)
博士论文
[1]强流脉冲电子束WC-Co硬质合金表面改性组织及性能研究[D]. 徐洋.大连理工大学 2016
[2]强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态[D]. 关庆丰.吉林大学 2005
硕士论文
[1]DZ22镍基高温合金强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 张科举.中国民航大学 2018
[2]爆炸喷涂WC13Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层机械性能和耐磨性能的对比研究[D]. 高朝卿.大连海事大学 2018
[3]大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2复合陶瓷涂层的组织与性能研究[D]. 刘前.青岛理工大学 2015
[4]钢材表面HVOF热喷涂WC-Co涂层的制备及其性能研究[D]. 陈小虎.南京航空航天大学 2014
[5]真空退火处理对NiCrAlY涂层组织结构和阻尼性能的影响[D]. 靳锋.东北大学 2013
[6]超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的抗磨损和耐腐蚀性能研究[D]. 殷傲宇.中南大学 2012
[7]WC/Co基热喷涂粉末与涂层制备及其性能的研究[D]. 向锦涛.湖南大学 2012
[8]等离子喷涂WC-Co涂层的脱碳机理研究[D]. 占庆.天津大学 2011
[9]WC-CO热喷涂层力学性能与残余应力研究[D]. 叶义海.西南交通大学 2010
本文编号：3509324
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 WC-Co硬质合金研究现状
1.3 固体润滑剂与自润滑结构应用
1.4 硬质合金涂层的制备工艺
1.4.1 激光熔覆
1.4.2 爆炸喷涂
1.4.3 超音速火焰喷涂
1.5 大气等离子喷涂原理及特点
1.6 涂层表面改性方法
1.6.1 真空退火工艺
1.6.2 激光重熔工艺
1.6.3 强流脉冲电子束对WC-Co涂层表面改性
1.7 本课题提出及主要研究内容
第2章 实验材料及方法
2.1 研究思路
2.2 实验材料
2.2.1 基体材料
2.2.2 喷涂粉末材料
2.3 涂层制备
2.3.1 基体预处理
2.3.2 热喷涂涂层制备
2.3.3 强流脉冲电子束
2.4 涂层组织观察与分析
2.4.1 粉末和涂层显微形貌观察
2.4.2 相成分分析
2.5 涂层性能分析
2.5.1 涂层显微硬度分析
2.5.2 涂层耐磨性分析
2.5.3 涂层孔隙率测量
2.5.4 涂层结合强度分析
第3章 自润滑涂层设计与制备探索
3.1 涂层显微组织形貌分析
3.1.1 原始粉末形貌
3.1.2 涂层表面形貌分析
3.1.3 涂层截面形貌分析
3.2 涂层的物相分析
3.2.1 涂层表面X射线衍射分析
3.2.2 涂层表面能谱分析
3.3 涂层显微硬度分析
3.4 石墨添加对涂层组织性能的影响
3.4.1 涂层显微组织观察和相成分分析
3.4.2 涂层性能测试
第4章 石墨添加量和球磨时间对涂层显微组织和性能影响
4.1 机械球磨时间对涂层显微组织和性能影响
4.1.1 粉末形貌观察与分析
4.1.2 涂层微观形貌观察与相成分分析
4.1.3 涂层性能测试与分析
4.2 石墨添加量对涂层显微组织和性能影响
4.2.1 粉末形貌观察与分析
4.2.2 涂层微观形貌观察
4.2.3 涂层相成分XRD分析
4.2.4 涂层性能测试与分析
第5章 强流脉冲电子束辐照涂层显微组织和性能表征
5.1 HCPEB辐照组织形貌观察
5.1.1 表面组织形貌观察
5.1.2 截面组织形貌观察
5.1.3 典型组织形貌观察
5.2 表面相成分组成分析
5.2.1 典型形貌能谱分析
5.2.2 表面XRD分析
5.3 涂层显微硬度测试
5.4 涂层摩擦磨损性能测试与分析
5.4.1 涂层摩擦系数和磨损量测试
5.4.2 表面磨痕形貌分析
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能[J]. 赵运才,上官绪超,张继武,何文. 表面技术. 2018(03)
[2]激光熔覆制备WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具的微观结构及切削性能[J]. 刘洪喜,董涛,张晓伟,刘子峰,石海. 中国激光. 2017(08)
[3]强流脉冲电子束处理对WC-Co硬质合金耐磨性的影响[J]. 任鑫,曹丹凤,徐洋,郝胜智. 金属热处理. 2015(10)
[4]强流脉冲电子束辐照YG6X硬质合金表层组织与性能研究[J]. 郝胜智,徐洋,张悦,董闯. 真空科学与技术学报. 2014(01)
[5]石墨含量对石墨/TiC/镍基合金复合涂层微观组织与摩擦学性能的影响（英文）[J]. 蔡滨,谭业发,屠义强,王小龙,徐婷. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(08)
[6]固体自润滑涂层的研究进展[J]. 杨茂盛,刘秀波,何祥明,王明娣. 材料导报. 2011(S1)
[7]45钢激光重熔WC-Co涂层磨损性能研究[J]. 李养良,彭西峰,陈清宇,王玉伟. 应用激光. 2009(02)
[8]不同环境气氛对高速干滑动钢/铜摩擦副磨损机制的影响[J]. 段海涛,杜三明,张永振. 润滑与密封. 2007(11)
[9]涂层／基体材料界面结合强度测量方法的现状与展望[J]. 杨班权,陈光南,张坤,罗耕星,肖京华. 力学进展. 2007(01)
[10]超音速等离子喷涂WC/Co纳米结构涂层性能研究[J]. 叶雄林,马世宁,李长青,邓智昌. 中国表面工程. 2004(01)
博士论文
[1]强流脉冲电子束WC-Co硬质合金表面改性组织及性能研究[D]. 徐洋.大连理工大学 2016
[2]强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态[D]. 关庆丰.吉林大学 2005
硕士论文
[1]DZ22镍基高温合金强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 张科举.中国民航大学 2018
[2]爆炸喷涂WC13Ni4Cr和WC10Co4Cr涂层机械性能和耐磨性能的对比研究[D]. 高朝卿.大连海事大学 2018
[3]大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2复合陶瓷涂层的组织与性能研究[D]. 刘前.青岛理工大学 2015
[4]钢材表面HVOF热喷涂WC-Co涂层的制备及其性能研究[D]. 陈小虎.南京航空航天大学 2014
[5]真空退火处理对NiCrAlY涂层组织结构和阻尼性能的影响[D]. 靳锋.东北大学 2013
[6]超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的抗磨损和耐腐蚀性能研究[D]. 殷傲宇.中南大学 2012
[7]WC/Co基热喷涂粉末与涂层制备及其性能的研究[D]. 向锦涛.湖南大学 2012
[8]等离子喷涂WC-Co涂层的脱碳机理研究[D]. 占庆.天津大学 2011
[9]WC-CO热喷涂层力学性能与残余应力研究[D]. 叶义海.西南交通大学 2010
本文编号：3509324
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