钨对等离子熔覆耐磨复合层的组织性能影响研究

论文摘要

本文利用等离子熔覆技术,在Q235钢基体表面熔覆了不同W含量的合金粉末,制备了与基体呈冶金结合的原位生成碳化物增强金属基复合涂层。采用光镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、电子探针（EPMA）等分析测试手段对复合层的显微组织、物相和成分进行了分析,利用FM-700型全自动显微硬度计对等离子熔覆层的硬度进行了测量,运用MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验仪测试所得复合层的耐磨性能。结果表明,在Q235钢基体表面上制备的复合层都和基体呈冶金结合,除含75wt.%W的复合层中含有少量气孔外其余复合层都没有发现宏观气孔,但在复合层表面都可以发现由于应力释放而导致的宏观裂纹；复合层的稀释率随着合金粉末中W的含量的升高而降低。由未添加W的基础粉末制备的复合层是典型的亚共晶组织,随着W含量的增多,复合层表面组织的变化为：亚共晶→近共晶→过共晶→共晶→过共晶。当W颗粒的含量超过40wt.%时,就会在复合层的底部聚集大量的未熔化的W颗粒和原位生成的WC等碳化物。不含W的复合层的硬度在637.15HV0.2-863.54HV0.2之间波动,加入W后,复合层的硬度先随着W含量的增加而增加,当含量约为40wt.%时复合层的硬度达到最高值,然后复合层的整体硬度随着W含量的增加反而下降,W含量大于40wt.%的复合层硬度沿复合层厚度方向呈上升趋势,硬度值波动较大,这可能是由于原位生成碳化物的弥散分布和底部沉积而造成的。复合层的主要磨损机制为微切削和犁沟效应。与不含W的粉末相比,添加W能够增加复合层耐磨性,当W的含量约为40wt.%时复合层的耐磨性最好,为基础粉末（不含W）耐磨性的2.94倍,这是因为复合层中大量原位生成的碳化物能够有效阻止磨粒压入形成微观切削。论文在Fe-Cr-C合金粉末的基础上确定了含W量约为40wt.%的复合层具有最佳的综合性能,为今后的粉末设计提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 热等离子体技术发展现状
• 1.3 等离子体在材料表面改性中的应用现状和发展趋势
• 1.4 合金粉末的发展现状
• 1.5 材料磨损理论研究现状
• 1.6 本文研究的目的和内容
• 2 试验材料及测试分析方法
• 2.1 试验材料和设备
• 2.2 试验方法
• 3 耐磨复合层的组织观察与分析
• 3.1 等离子熔覆过程分析
• 3.2 等离子熔覆热力学分析
• 3.3 不同配比复合层宏观形貌
• 3.4 复合层的稀释率研究
• 3.5 不同复合层的显微组织特征
• 3.6 本章小结
• 4 耐磨复合层硬度测试和耐磨性能研究
• 4.1 硬度测试
• 4.2 耐磨性能研究
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况