真空熔覆Ni基合金—碳化鎢和Co基合金—碳化鎢復(fù)合涂層的制備及性能研究.pdf

1、本文總結(jié)了當(dāng)前表面工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和真空熔覆的現(xiàn)有研究成果；比較了真空熔覆與真空燒結(jié)的異同點(diǎn)；分析了真空熔覆技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及影響涂層性能幾個(gè)重要因素；并采用該技術(shù)在45鋼基體上制備了Co基合金-碳化鎢和Ni基合金-碳化鎢復(fù)合涂層，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的理論與試驗(yàn)研究。 基于液相燒結(jié)理論和有關(guān)真空熔覆的研究成果，研究了真空熔覆過(guò)程和機(jī)理，首次將真空熔覆過(guò)程大致總結(jié)為四個(gè)階段：液相生成與顆粒重排階段，固相溶解和析出階段，固相骨架形成階段，

2、液相合金與固相基體之間的互擴(kuò)散階段。并指出真空熔覆機(jī)理就是研究熔覆過(guò)程中各種可能的物質(zhì)遷移方式及速率，主要是各類擴(kuò)散機(jī)制。 采用分子動(dòng)力學(xué)這一“計(jì)算機(jī)試驗(yàn)”手段來(lái)研究真空熔覆過(guò)程和界面處的原子擴(kuò)散，首次建立了三維分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，模擬了熔覆過(guò)程(升溫2.5h-在1160℃保溫5min-降溫3.5h)中合金與Fe基體之間的原子擴(kuò)散過(guò)程與趨勢(shì)，模擬了不同原子在真空熔覆過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，從微觀角度上分析了真空熔覆過(guò)程和涂層與基體的結(jié)

3、合機(jī)理，并給出了原子擴(kuò)散距離的計(jì)算公式。真空熔覆WC/Ni和WC/Co的SEM照片和電子探針的波譜分析結(jié)果表明在界面處發(fā)生了原子擴(kuò)散，這說(shuō)明了分子動(dòng)力學(xué)的模擬結(jié)果是正確的。 基于真空熔覆過(guò)程相當(dāng)于“高溫退火”處理的事實(shí)，首次研究了熱處理對(duì)真空熔覆涂層的性能影響，按照45鋼熱處理工藝對(duì)涂層進(jìn)行“正火”和“調(diào)質(zhì)”熱處理。借助掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀，觀察和測(cè)量涂層在不同熱處理后的顯微結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，分析熱處理對(duì)涂層顯微結(jié)構(gòu)的影響

4、；結(jié)合涂層的X射線衍射圖譜分析涂層的相結(jié)構(gòu)。研究了熱處理對(duì)合金涂層材料(涂層和基體)洛氏硬度和顯微硬度的影響；分析了涂層硬度與真空熔覆溫度的關(guān)系，并確定了Co基合金和Ni基合金涂層的最佳熔覆溫度。 提出了電子探針與最小二乘法相結(jié)合的研究方法，求出鈷基合金涂層在真空熔覆高溫期間的擴(kuò)散系數(shù)(Ni、Co、Fe等合金元素的擴(kuò)散系數(shù)均大于10-6mm2/s)；分析了原子擴(kuò)散對(duì)真空熔覆涂層的顯微組織、顯微硬度以及界面結(jié)合強(qiáng)度的影響；證實(shí)了涂

5、層與鋼基體在界面處發(fā)生原子擴(kuò)散形成牢固的冶金結(jié)合(370～400MPa)。 研究了Ni基合金和Co基合金涂層的耐磨性與自熔性合金，碳化鎢含量，施加載荷，熱處理，真空熔覆溫度之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)合金涂層的磨損率與涂層硬度成反比，但與施加載荷不成正比關(guān)系，Holm的粘著磨損理論無(wú)法闡明施加載荷與磨損率的這種關(guān)系。本文對(duì)粘著磨損理論進(jìn)行修正，提出經(jīng)驗(yàn)?zāi)p公式，較完善地解釋了試驗(yàn)中觀察到的磨損現(xiàn)象。 研究了不同碳化鎢含量的Ni基合金