真空熔覆碳化钨增强镍基合金熔覆层组织及性能的研究

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，FeNi）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。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2 提高材料耐磨耐蚀性能方法

1.3 选题意义及主要研究内容目标

1.4 研究技术路线

2 试验方案设计及组织性能检测方法

2.1 母材预处理

2.2 熔覆层材料

2.3 熔覆工艺

2.4 热处理工艺

2.5 性能检测与微观组织分析方法

3 熔覆温度对熔覆层组织、性能的影响

3.1 熔覆温度对组织影响

3.2 熔覆温度对性能影响

3.3 本章小结

4 WC含量对熔覆层性能的影响

4.1 WC含量对显微硬度的影响

4.2 WC含量对耐磨性的影响

4.3 WC含量对耐蚀性能的影响

4.4 本章小结

5 热处理工艺

5.1热处理工艺目的

5.2热处理对熔覆层及母材组织性能影响

5.3 本章小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢