超音速火焰喷涂WC颗粒增强复合涂层斜入射沉积工艺及组织特性研究

发布时间：2017-06-29 07:08

  本文关键词：超音速火焰喷涂WC颗粒增强复合涂层斜入射沉积工艺及组织特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以超音速火焰喷涂和高频感应熔覆工艺在17-4PH不锈钢的基体上制备不同的WC颗粒增强复合涂层。通过斜入射喷涂WC颗粒增强复合涂层,利用喷涂时所设参数计算涂层的沉积效率,使用扫描电镜以及金相显微镜观察涂层的横截面形貌,使用表面轮廓仪获得涂层和熔覆层的表面粗糙度,通过显微硬度计测试了涂层的硬度-深度分布,使用图像法计算涂层的孔隙率,使用液压伺服疲劳测试系统获得熔覆层的拉伸强度、延伸率和疲劳寿命。实验结果表明：(1)采用超音速火焰喷涂的方法在尺寸为φ19的试验样品上喷涂50-60μm的涂层,并用感应熔覆的方法对涂层进行感应熔覆。WC增强Ni60涂层的熔覆电流为760-780 A要高于Ni60A涂层的熔覆电流700-740 A。当以700 A的熔覆电流熔覆Ni60A涂层时,涂层硬度为8.0-8.5 GPa,基体未出现软化现象；当熔覆电流为740 A时,涂层硬度为6.0-7.5 GPa,基体表面硬度降低,软化层深度为40μm。当以760 A的熔覆电流熔覆Ni6040WC涂层时,熔覆层的硬度为8.0-9.5 GPa,基体软化深度30μm；熔覆电流增大到780 A时,硬度为8.5-9.5 GPa,基体软化深度为50μm。(2)随着喷涂角度的增大,Ni60A和Ni6040WC粒子的沉积率略有增大,涂层的表面粗糙度降低,涂层硬度增大。感应熔覆后,涂层的表面粗糙度降低,涂层硬度降低。熔覆后涂层硬度随喷涂角度的增大而增大。其中,Ni60A熔覆涂层硬度由喷涂角度为30°时的5.5 GPa增大到喷涂角度为90°时的7.5 GPa：Ni6040WC熔覆涂层硬度由喷涂角度为30°时的6.0 GPa增大到喷涂角度为90°时的9.5 GPa。(3)采用超音速火焰喷涂的方法在中心尺寸为φ4的试验样品上喷涂50-60μm的涂层。采用感应熔覆的方式对涂层进行感应熔覆。其中Ni60A涂层熔覆电流为860 A,Ni6040WC涂层熔覆电流为880 A。随着试样上升速度的降低,孔隙率降低,涂层硬度分别为9.5和8.5 GPa保持不变。(4)基体试样的轴向拉伸强度和延伸率都最大,分别为1193 MPa和1.575%。加Ni60A熔覆层的拉伸强度最小；45°喷涂和900喷涂涂层的试样拉伸强度,加Ni6040WC熔覆层的后者大,加Ni60A熔覆层的前者大。加Ni60A熔覆层的延伸率比加Ni6040WC熔覆层的大,45°喷涂获得熔覆层的试样延伸率比900喷涂的延伸率大。(5)对熔覆后的试验样品进行表面抛光和热处理可以显著提高疲劳寿命,基体喷砂后进行超声清洗也有利于疲劳寿命的提高,以45°入射角制备的涂层试样的疲劳寿命高于90°喷涂的疲劳寿命。
【关键词】：超音速火焰喷涂 感应熔覆 WC颗粒增强复合涂层 斜入射
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 硬质合金涂层概述9-10
• 1.2 超音速火焰喷涂技术10-13
• 1.2.1 热喷涂分类10-11
• 1.2.2 超音速火焰喷涂原理11-12
• 1.2.3 超音速火焰喷涂的应用与发展12-13
• 1.3 感应熔覆技术13-17
• 1.3.1 表面熔覆技术13
• 1.3.2 感应熔覆技术原理13-15
• 1.3.3 感应熔覆技术在涂层方面的应用15-16
• 1.3.4 影响感应熔覆涂层的因素16
• 1.3.5 感应熔覆技术发展展望16-17
• 1.4 本论文研究目的与内容17-18
• 1.4.1 研究目的17
• 1.4.2 研究内容17-18
• 2 实验材料、设备及方法18-22
• 2.1 实验材料18-19
• 2.2 实验设备19
• 2.3 实验方法19-22
• 3 超音速火焰喷涂WC颗粒增强复合涂层感应熔覆工艺22-34
• 3.1 圆柱样品感应熔覆工艺22-26
• 3.2 斜入射圆柱样品感应熔覆前后特性研究26-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 WC颗粒增强复合涂层感应熔覆后试样拉伸强度34-41
• 4.1 拉伸试验样品的感应熔覆工艺34-37
• 4.2 斜入射拉伸试验样品的拉伸曲线37-39
• 4.3 斜入射拉伸试验样品的延伸率39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 WC颗粒增强复合涂层感应熔覆后试样疲劳性能41-52
• 5.1 熔覆层的表面粗糙度对疲劳性能的影响42-44
• 5.2 界面杂质对疲劳性能的影响44-46
• 5.3 熔覆后热处理对疲劳性能的影响46-48
• 5.4 喷涂角度对疲劳性能的影响48-51
• 5.5 本章小结51-52
• 结论52-54
• 参考文献54-56
• 致谢56-57

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