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氩弧熔覆—注射WC-8Co表层复合材料制备

作　者: 魏晶慧
导　师: 刘爱国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 氩弧熔覆-注射复合材料层组织结构颗粒分布耐磨性能
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 39次
引　用: 2次
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内容摘要

为了克服目前制作金属陶瓷表层复合材料中存在的复合材料层脱落、裂纹、碳化物分解严重等问题,本文采用了氩弧熔覆-注射技术,在Q235钢表面预置Ni基自熔性合金再注射350~700μm的WC-8Co陶瓷颗粒,成功制备出低成本的耐磨表层复合材料。采用SEM、XRD及EDS对复合材料层组织及成分进行分析,对复合材料层显微硬度进行测量,采用摩擦磨损试验机测量了复合材料层的耐磨性能。实验结果表明,氩弧熔覆-注射WC-8Co复合材料层成型良好、无宏观缺陷、颗粒分布均匀,复合材料层与母材为冶金结合。氩弧熔覆-注射WC-8Co复合材料层中相组成非常复杂,主要由WC、(Fe,Ni)和Fe3W3C等相组成。复合材料层不同区域组织形貌差别不大,都有四种组织:大量未溶的WC-8Co颗粒;深灰色先共晶组织,为固溶了多种合金元素(Ni、Cr、B、Si、W等)的(Fe,Ni)固溶体;浅灰色非平衡凝固组织,为溶解了较多的合金元素(Ni、Cr、B、Si、W等)的(Fe,Ni)固溶体的非平衡态组织;以及少量的鱼骨状共晶组织,包括Fe3W3C相。多道搭接处由于受到二次加热重熔的影响,在WC-8Co颗粒的局部边界出现了一个分解带。送粉高度不同,复合材料层的颗粒分布状态也不相同,随着高度的增加,颗粒的沉底趋势增强。送粉高度为10cm时能够达到颗粒均匀分布的状态。氩弧熔覆-注射WC-8Co复合材料层的基体的平均显微硬度约为HV200615左右,比氩弧熔化-注射的基体硬度稍低,远远高于母材的硬度值HV200167.01。摩擦磨损实验中,在相同实验条件下,氩弧熔覆-注射送粉高度为10cm的复合材料层的失重量最小,而且其耐磨性达到Q235钢的大约1200倍,约为熔覆Ni基自熔性合金的复合材料层的60倍;而氩弧熔覆-注射送粉高度为40cm的复合材料层的耐磨性达到Q235钢的大约530倍。氩弧熔覆-注射送粉高度为10cm的复合材料的磨损形式主要是磨料磨损;而送粉高度为40cm时,由于颗粒主要聚集在底部,受磨损部位主要是基体,含有极少量的未溶WC-8Co颗粒和少量共晶组织,磨损形式为磨料磨损和粘着磨损。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题的目的及意义  9-10
  1.2 国内外相关领域发展概况  10-18
    1.2.1 WC颗粒增强耐磨复合材料层制备技术研究现状  11-16
    1.2.2 WC陶瓷材料研究现状  16-18
  1.3 本课题主要研究内容  18-19
第2章实验材料及研究方法  19-25
  2.1 实验材料  19-21
    2.1.1 母材  19
    2.1.2 涂覆材料  19-20
    2.1.3 注射材料  20-21
  2.2 实验设备  21-22
  2.3 组织成分分析方法  22
    2.3.1 金相试样的制备及观察  22
    2.3.2 X射线衍射分析  22
  2.4 性能分析方法  22-24
    2.4.1 复合材料层显微硬度测量  22
    2.4.2 复合材料层磨损实验测试  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章复合材料层组织分析及颗粒分布状态  25-44
  3.1 复合材料层宏观形貌及相分析  25-27
  3.2 复合材料层的显微组织  27-33
    3.2.1 显微组织形貌  27-29
    3.2.2 显微组织分析  29-33
  3.3 多道搭接时复合材料层的显微组织  33-36
  3.4 复合材料层中的颗粒分布状态  36-42
    3.4.1 复合材料层中颗粒分布模型  36-40
    3.4.2 送粉高度对复合材料层颗粒分布状态的影响  40-42
  3.5 本章小结  42-44
第4章复合材料层性能研究  44-59
  4.1 显微硬度  44-45
  4.2 复合材料层的摩擦磨损实验  45-57
    4.2.1 磨损实验结果及分析  45-50
    4.2.2 复合材料层和母材的磨损性能分析  50-57
  4.3 本章小结  57-59
结论  59-60
参考文献  60-66
致谢  66

氩弧熔覆—注射WC-8Co表层复合材料制备

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