热喷涂WC-NiCrBSi涂层感应熔覆工艺及组织特性研究

发布时间：2017-08-31 04:19

  本文关键词：热喷涂WC-NiCrBSi涂层感应熔覆工艺及组织特性研究

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【摘要】：本文采用氧-乙炔火焰喷涂和超音速火焰喷涂与感应熔覆复合工艺在17-4PH不锈钢基体上制备WC-NiCrBSi涂层。通过高速摄像的方法研究了焰流中粒子的速度分布。利用表面轮廓仪分析热喷涂涂层及熔覆层的表面粗糙度,利用扫面电镜观察涂层及熔覆层的横截面形貌,利用显微硬度计获得了涂层及熔覆层的硬度-深度分布,利用图像法分析了感应熔覆涂层中孔隙的分布特征,利用环-块式磨损试验机测试了熔覆层的摩擦系数和比磨损率。试验结果表明：(1)CP-3000型多功能亚音速喷枪制备WC-NiCrBSi涂层的最佳喷距为200 mm,粒子直径越小,水平速度越高,粒径为37-53 μm的粒子速度约为110 m/s,53-105 μm的粒子速度约为100 m/s,粒子速度越高,喷涂涂层孔隙率越小,孔隙的直径越小。感应熔覆后,熔覆层致密度越高,显微硬度越大,粒径为37-53 gm的粒子制备的熔覆层硬度为9.5 GPa,53-105 μm的粒子制备的熔覆层硬度为8.0 GPa。(2)WokaStarTM-610-Si超音速火焰喷涂喷枪在氧气流量为811 NLPM时,燃油氧气比λ为1.11时,WC-10Ni粒子获得了最大的水平速度,约为645 m/s,粒子获得了最大程度上的扁平化,制备的涂层的硬度和致密度远高于火焰喷涂制备的涂层,显微硬度约为11.6GPa,孔隙率仅为0.8%。 (3)以移动速度2.5 mm/s,输出电流为820-880 A,对WC-NiCrBSi涂层熔覆,随着输出电流的增大熔覆涂层的表面粗糙度逐渐降低,孔隙率逐渐降低,其中输出电流为820 A时,表面粗糙度为4.5 μm,孔隙率为0.2%,输出电流为880 A时,表面粗糙度为3.75 μm,孔隙率不到0.1%。随着输出电流的增加,基体出现了不同程度的软化,电流越大基体软化深度越深,输出电流为820 A时软化深度为60 μm,880 A孔时软化深度为80μm。当电流增至900 A时,出现过熔现象,熔覆层烧损,导致粗糙度升高,为4.0 μm,孔隙率增至1.7%,基体软化深度增加至90 μm。(4)以移动速度由3～6 mm/s,900 A输出电流对WC-NiCrBSi涂层进行熔覆,随着移动速度的提高,涂层的熔覆程度降低,表面粗糙度升高。由3 mm/s提升到6 mm/s时,粗糙度由4.7μm增至6.2 μm,孔隙率由0.3%增至1.5%。移动速度为3 mm/s时,基体软化深度约为65 μm,移动速度为6 mm/s时,基体未出现软化现象。速度为2.5 mm/s时,由于涂层烧损导致软化深度增至90 μm,孔隙率升高到1.7%。 (5)涂层的原始厚度由50 μm增至100 μm,感应熔覆后的表面粗糙度由3.5 μm增至4.9 μm,孔隙率由0.075%升高到0.14%,熔覆层中未熔颗粒增多,并出现贯穿性裂纹,基体的软化深度略有增加。(6)感应熔覆可显著提高WC-NiCrBSi涂层的耐磨性,熔覆前涂层比磨损率为4.5×10-7mm3/(Nm),输出电流为920 A,移动速度为4 mm/s时比磨损率降至1.5×10-7mm3/(Nm)。
【关键词】：火焰喷涂 超音速火焰喷涂 感应熔覆 WC-NiCrBSi 表面粗糙度 显微硬度 孔隙率 耐磨损性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 硬质合金涂层概述10-11
• 1.2 热喷涂技术11-14
• 1.2.1 火焰喷涂技术12
• 1.2.2 超音速火焰喷涂技术12-14
• 1.3 涂层后处理技术14-17
• 1.3.1 激光熔覆技术14-15
• 1.3.2 电子束表面处理技术15-16
• 1.3.3 感应熔覆技术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18-26
• 2.1 实验材料18-19
• 2.2 试验设备19-21
• 2.3 试验方法21-26
• 3 火焰喷涂和超音速火焰喷涂WC-NiCrBSi涂层的感应熔覆工艺对比26-35
• 3.1 火焰喷涂涂层WC-NiCrBSi的感应熔覆特征27-32
• 3.2 超音速火焰喷涂涂层WC-NiCrBSi感应溶覆特征32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 超音速火焰喷涂涂层WC-NiCrBSi的感应熔覆工艺参数优化35-46
• 4.1 感应熔覆电流对熔覆层形貌及性能的影响35-39
• 4.2 移动速度对熔覆层形貌及性能的影响39-42
• 4.3 涂层厚度对熔覆层形貌及性能的影响42-44
• 4.4 本章小结44-46
• 5 超音速火焰喷涂与感应熔覆复合工艺制备WC-NiCrBSi涂层磨损性能测试…46-49
• 5.1 摩擦系数46
• 5.2 磨痕轮廓曲线46-47
• 5.3 比磨损率47-48
• 5.4 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 安耿,梁工英,黄俊达,曹玉泉;激光重熔Cr等离子喷涂层的组织及其导电性的研究[J];热加工工艺;2004年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 魏鑫;45钢表面感应熔覆Ni60涂层及WC-Ni60复合涂层的研究[D];大连理工大学;2010年

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本文编号：763411