高频感应真空熔覆镍基合金—WC复合涂层的性能研究

摘要

金属表面涂层是提高金属表面性能非常有效的方法，可作为增加零件耐磨、抗蚀和提高强度的手段，因此，研究涂层及其涂层材料性能是很有意义的。本文通过试验的方法，在真空条件下，以松香松节油作为粘结剂，采用不同的加热时间，制备不同WC含量的高频感应熔覆镍基合金—WC复合涂层。观察涂层的微观组织、组织成分，并测试涂层不同深度的显微硬度分布和涂层的耐磨性。
　　 使用扫描电子显微镜观察涂层的组织结构，由试验结果可知，采用三种WC含量、在不同加热条件下都可以制备出高质量的涂层。涂层中没有裂纹，组织致密，缺陷较少。在镍基合金涂层和基体之间有一个扩散层，腐蚀后呈现白色“亮带”。基体组织形貌没有发生变化，可知熔覆涂层并未对基体造成影响。随着加热时间的延长，涂层组织更加均匀，扩散层宽度增大。
　　 使用X射线能谱仪测量涂层以及涂层中缺陷的化学成分。经过熔烧后的涂层，涂层中铁的含量增加，基体中近涂层侧铬和镍的含量增加，这说明在熔烧过程中涂层与基体之间发生了元素扩散，使涂层和基体之间形成了牢固的冶金结合。加热时间越长，合金涂层中的铁元素含量就越大。
　　 测量涂层的洛氏硬度和涂层不同深度的显微硬度，涂层的硬度要远大于基体金属的硬度，在涂层中基体的硬度最低，基体靠扩散层处的硬度比基体略高，涂层的硬度比扩散层和基体的硬度要高很多。加热时间长，会使涂层硬度降低。WC含量增加，涂层的硬度也增加。
　　 对涂层进行磨损实验，在于摩擦条件下，淬火45钢的磨损量是镍基合金—WC复合涂层的1～7倍。在20#有机油润滑摩擦的条件下，是镍基合金-WC复合涂层的2～3倍。在相同的实验条件下，随着碳化钨含量的逐渐提高，镍基合金-WC复合涂层的耐磨性越来越优良。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 高频感应加热理论及其特点

1．2．1 高频感应加热基本原理

1．2．2 电磁感应加热的特点

1．2．3 高频感应涡流效应

1．2．4 真空熔烧工艺原理

1．2．5 真空熔烧工艺特点

1．3 本课题研究的主要目的及内容

1．3．1 课题研究的目的

1．3．2 课题研究的内容

第2章 镍基合金-WC复合涂层的制备与实验方法

2．1 涂层制备材料

2．1．1 镍基合金材料

2．1．2 WC硬质颗粒

2．1．3 WC硬质颗粒增强Ni基涂层

2．1．4 基体材料

2．1．5 粘结剂

2．2 高频感应加热设备

2．3 合金涂层的制备工艺与实验流程

2．3．1 合金涂层的制备工艺

2．3．2 合金涂层的实验方法

第3章 镍基合金-WC复合涂层的微观组织

3．1 试样耕备

3．2 WC比例为5％的涂层的微观组织

3．2．1 WC比例为5％，涂层加热到熔化状态的试样

3．2．2 WC比例为5％，涂层熔化后保温15秒的试样

3．3 WC比例为10％的涂层的微观组织

3．3．1 WC比例为10％，涂层加热到熔化状态的试样

3．3．2 WC比例为10％，涂层熔化后保温15秒的试样

3．4 WC比例为20％的涂层的微观组织

3．4．1 WC比例为20％，涂层加热到熔化状态的试样

3．4．2 WC比例为20％，涂层熔化后保温15秒的试样

3．5 熔覆工艺对基体的影响

3．6 本章小结

第4章 镍基合金-WC复合涂层化学成分分析

4．1 试样制备

4．2 WC比例为5％的合金涂层的化学成分

4．3 WC比例为10％的合金涂层的化学成分

4．4 WC比例为20％的合金涂层的化学成分

4．5 复合涂层中缺陷的组织成分

4．5．1 试样一合金涂层中缺陷的组织成分

4．5．2 试样五合金涂层中缺陷的组织成分

4．6 扩散层和基体的化学成分

4．7 白色颗粒及块状物质的化学成分

4．8 本章小结

第5章 镍基合金-WC复合涂层的硬度试验

5．1 合金涂层的洛氏硬度

5．1．1 合金涂层试样的制备和测量方法

5．1．2 WC含量为5％的合金涂层的洛氏硬度

5．1．3 WC含量为10％的合金涂层的洛氏硬度

5．1．4 WC含量为20％的合金涂层的洛氏硬度

5．2 合金涂层不同深度的显微硬度

5．2．1 测量显微硬度试块的制备及测量方法

5．2．2 WC含量为5％的涂层不同深度的显微硬度

5．2．3 WC含量为10％的涂层不同深度的显微硬度

5．2．4 WC含量为20％的涂层不同深度的显微硬度

5．3 本章小结

第6章 镍基合金-WC复合涂层的耐磨性实验

6．1 镍基合金-WC复合涂层磨损性能实验

6．1．1 实验设备及试样

6．1．2 实验内容及结果

6．1．3 实验结果分析

6．2 本章结论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢