真空熔覆碳化钨增强镍基合金熔覆层组织及性能的研究

发布时间：2017-09-14 16:21

  本文关键词：真空熔覆碳化钨增强镍基合金熔覆层组织及性能的研究

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【摘要】：本课题采用真空熔覆技术,在不同熔覆温度和不同WC含量条件下,在45#钢表面制备了碳化钨增强镍基合金复合层;采用光学显微镜、扫描电镜观察试样微观形貌,用XRD分析物相组成;采用洛氏硬度计、显微硬度计进行力学性能测试;进行耐磨试验和腐蚀试验评价熔覆层和母材耐磨耐蚀性能。研究结果表明,熔覆试样包括熔覆层、过渡层和母材三部分。熔覆层粘结相以奥氏体(Ni2.9Cr0.7Fe0.36,Fe Ni)为主,增强相有WC和W2C两种,此外还有条块状碳化物(Cr7C3,(Cr,Fe)7C3)、硼化物、硅化物以及WC和镍基合金反应形成的复相碳化物等;过渡层为富含Cr、Fe的镍基合金,其耐腐蚀性能和韧性都较好,过渡层的形成说明熔覆层和母材达到了牢固的冶金结合;母材中靠近熔覆层区域组织以珠光体为主,其他部分为珠光体和铁素体混合组织。WC含量低于20%时,各熔覆温度试样的熔覆层均较为致密,但耐磨性较差。当WC含量提高到30%以上,在较低熔覆温度条件下,熔覆层气孔率高,表面形貌差,随着熔覆温度升高,熔覆层致密性提高,表面形貌得到改善,但WC溶解反应量也会逐步增加,熔覆层耐磨性和洛氏硬度会相应降低。所以,合理的熔覆温度为1225℃。在1225℃熔覆温度各熔覆试样中,WC含量小于30%时,熔覆层耐磨性会随着WC含量升高而提高,当WC含量达到30%时,熔覆层耐磨性能是母材的6倍,WC在熔覆层中均匀分布。如果继续增加WC量,熔覆层中孔洞增多,WC较易脱落,耐磨性能不再提升。各试样熔覆层耐腐蚀性能均在母材的10倍以上。因此,WC合适加入量为30%。通过正火,水淬,油淬处理,母材耐磨性能有一定提高,熔覆层组织性能变化不大。淬火处理工艺中,过渡层处出现淬火裂纹几率较大,淬火裂纹会影响熔覆层和母材结合强度。热处理工艺选取正火工艺。综合考虑成本,性能等多种因素,选择熔覆温度为1225℃,WC加入量为30%,得到的熔覆层耐磨性能是母材的6倍以上,耐腐蚀性能是母材10倍以上,洛氏硬度接近40HRC,熔覆层对母材强化作用明显。
【关键词】：真空熔覆 熔覆层 镍基合金 碳化钨 耐磨性 耐蚀性
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景10
• 1.2 提高材料耐磨耐蚀性能方法10-15
• 1.2.1 耐磨蚀材料11-12
• 1.2.2 表面技术12-15
• 1.3 选题意义及主要研究内容目标15-16
• 1.4 研究技术路线16-17
• 2 试验方案设计及组织性能检测方法17-28
• 2.1 母材预处理17
• 2.2 熔覆层材料17-21
• 2.2.1 镍基合金粉末17-19
• 2.2.2 WC颗粒19-21
• 2.3 熔覆工艺21-24
• 2.3.1 熔覆流程21-23
• 2.3.2 工艺参数的设定23-24
• 2.4 热处理工艺24
• 2.5 性能检测与微观组织分析方法24-28
• 2.5.1 硬度测试24-25
• 2.5.2 耐磨试验25-26
• 2.5.3 腐蚀试验26-27
• 2.5.4 显微组织观察及物相分析27-28
• 3 熔覆温度对熔覆层组织、性能的影响28-52
• 3.1 熔覆温度对组织影响29-43
• 3.1.1 熔覆温度对结合界面影响29-33
• 3.1.2 熔覆温度对熔覆层致密度影响33-35
• 3.1.3 熔覆层粘结相组织分析35-38
• 3.1.4 WC溶解方式探讨38-43
• 3.2 熔覆温度对性能影响43-50
• 3.2.1 熔覆温度对洛氏硬度影响43-45
• 3.2.2 熔覆温度对耐磨性能影响45-50
• 3.3 本章小结50-52
• 4 WC含量对熔覆层性能的影响52-61
• 4.1 WC含量对显微硬度的影响52-55
• 4.2 WC含量对耐磨性的影响55-57
• 4.3 WC含量对耐蚀性能的影响57-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 热处理工艺61-70
• 5.1 热处理工艺目的61-63
• 5.2 热处理对熔覆层及母材组织性能影响63-69
• 5.2.1 热处理对熔覆层组织及性能的影响63-68
• 5.2.2 热处理对母材组织性能的影响68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 6 结论及展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果75-76
• 致谢76

【参考文献】

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本文编号：851037