Ni60合金真空烧结熔覆涂层的组织和性能

摘要

本文利用真空烧结熔覆的方式在 Q235钢板上制备 Ni60合金涂层。通过分别添加不同含量的WC及TiC的方式制备颗粒增强Ni60复合合金涂层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等检测技术研究合金涂层的组织形貌、相组成、界面结构以及磨损形貌，同时通过使用洛氏硬度计、显微硬度计测定涂层的硬度，利用磨粒磨损试样机测定涂层的耐磨性，利用电化学工作站测量涂层的耐腐蚀性能。研究结果表明：
　　（1）在Q235钢表面真空烧结熔覆制备Ni60合金涂层，探索了粘结剂种类、烧结温度以及保温时间等工艺参数对涂层性能的影响，其熔覆效果最佳的工艺参数组合为：粘结剂为环氧树脂，烧结温度1080℃，保温10min。其组织主要由γ-(Ni,Fe)、CrB和Cr23C6等相组成；烧结体致密，无明显的气孔及微裂纹存在，涂层表面硬度HRC为58.3，横截面显微硬度HV0.2呈梯度分布为676-220。涂层的磨损失重明显减少，其相对耐磨性为Q235钢的21.7倍。腐蚀电流密度icoor（涂层）＜icoor（Q235），其耐腐蚀性能显著提高。
　　（2）WC-Ni60复合涂层组织中，以γ-(Ni,Fe)固溶体为基体，WC、CrB、Cr23C6、M6C、Cr4Ni15W等相均匀分布于基体中；碳化钨的加入提高了涂层的宏观硬度，改变了涂层中相组成；当碳化钨的加入量为25％时，涂层的硬度 HV0.2最大为1280；耐磨性随着 WC添加量的增加先增大后缓慢减小，当碳化钨的添加量为20%时，涂层的磨损失重最小，相对耐磨性为基体的37倍，耐磨性最佳；涂层的磨损机制为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落；WC-Ni60复合涂层的耐蚀性优于Ni60涂层。
　　（3）TiC-Ni60复合涂层组织致密，未现明显的孔隙及微裂纹，涂层和基体结合良好，存在明显的过渡层；其组织主要由γ-(Ni,Fe)、CrB、Cr23C6和TiC等相组成；外加TiC并未影响涂层组织的物相种类，但硬质相的数量有所增加；在一定范围内，随着 Ti C含量的增加，复合涂层的宏观硬度呈现增大的趋势；当TiC的含量为25%时，涂层的硬度HV0.2最大为1403；TiC含量增加时，复合涂层的耐磨性先增加后降低；当TiC添加量为20%时，磨损失重最小，相对耐磨性为基体的40.6倍，耐磨性最佳；TiC的加入可以改善涂层的耐蚀性能，在一定范围内，随着TiC含量的增加，耐腐蚀性能提高。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 表面工程技术

1.3 真空烧结熔覆技术的现状

1.4 Ni基合金粉末及WC/TiC硬质颗粒增强材料

1.5 本课题研究意义和内容

第2章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 技术路线

2.3 预制试样的制备

2.4涂层显微组织及物相分析

2.5 涂层硬度测试

2.6 涂层耐磨性测试

2.7 涂层耐腐蚀性测试

第3章 Ni60合金涂层的制备

3.1 前言

3.2工艺参数的调节

3.3 Ni60合金涂层的组织分析

3.4 Ni60合金涂层的性能分析

3.5 连接机理

3.6 本章小结

第4章 WC对真空烧结Ni60合金涂层组织性能的影响

4.1 前言

4.2 WC含量变化对涂层组织的影响

4.3 WC含量变化对WC-Ni60涂层硬度的影响

4.4 WC含量变化对WC-Ni60涂层耐磨性和耐腐蚀的影响

4.5 本章小结

第5章TiC对真空烧结熔覆Ni60涂层组织性能的影响

5.1 前言

5.2 TiC含量变化对TiC-Ni60涂层组织的影响

5.3 TiC含量变化对TiC-Ni60涂层硬度的影响

5.4 TiC含量变化对TiC-Ni60涂层耐磨性和耐腐蚀性的影响

5.5本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间成果