双尺度结构WC-12Co涂层的冷喷涂制备

以微米颗粒结构的传统WC-Co粉末为原料,采用球磨的方法,制备双尺度结构的WC-12Co粉末,采用冷喷涂方法制备双尺度结构WC-12Co涂层.通过扫描电镜观察发现,涂层及喷涂粉末中WC颗粒的粒度呈双峰分布.通过X射线衍射分析比较球磨前后粉末、喷涂粉末及涂层的相结构,发现在涂层制备过程中WC和Co两相结构能够在涂层中完全保留下来.涂层的硬度及断裂韧性分别为1650 Hv(0.3)和13.9 MPa·m1/2.     

爆炸喷涂纳米WC-12Co涂层的性能

采用爆炸喷涂工艺分别翩备纳米结构和常规结构WC-12Co涂层，研究了2种涂层的显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜（SEM）分析喷涂材料和涂层的形貌。结果表明，经爆炸喷涂，喷涂粉末中的WC颗粒的纳米晶特征能够保留到涂层中，得到纳米晶涂层。采用爆炸喷涂制备的纳米结构WC-12Co涂层较常规WC-12Co涂层组织致密，孔隙率低，其结合强度约为常规WC-12Co涂层的1．4倍，显微硬度约为常规涂层的1．3倍，摩擦磨损量约为常规涂层的1／2。     

高能球磨对WC-10Co硬质合金组织性能影响

采用三维混料及高能球磨工艺制备WC-10Co混合粉,通过压制烧结工艺制备WC-10Co硬质合金,用SEM、EDS和XRD测试分析硬质合金组织结构。结果表明：与混合工艺制备粉末相比,球磨工艺制备的粉末产生细化、变形及均匀包裹,粉末分布更均匀;制备硬质合金的组织主要由WC、Co、η和γ相组成;球磨粉末在烧结过程中形成较均匀液相,可改善因三维混合粉末分布不均导致的W、C元素在Co中的过分溶解,抑制WC脱碳,并且较细的WC和Co颗粒使形核点显著增加,促使晶粒细化,洛氏硬度、抗弯强度增大。     

高能球磨对WC-10Co硬质合金组织与性能的影响

采用三维混料及高能球磨工艺制备WC-10Co混合粉,通过压制烧结工艺制备WC-10Co硬质合金,用SEM、EDS和XRD测试分析硬质合金组织性能。结果表明,与混合工艺制备粉末相比,球磨工艺制备的粉末产生细化、变形及均匀包裹,粉末分布更均匀。制备硬质合金的组织主要由WC、钴、η相和γ相组成。球磨粉末在烧结过程中形成较均匀液相,可改善因三维混合粉末分布不均导致的钨和碳在钴中的过分溶解,抑制WC脱碳,并且较细的WC和钴颗粒使形核点显著增加,促使晶粒细化,硬度、抗弯强度增大。     

WC-10Co4Cr涂层的泥浆和砂粒冲刷性能

以WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,并对两种涂层的泥浆和砂粒冲刷性能进行测试.结果表明:低温超音速火焰喷涂WC涂层的耐泥浆冲刷性能明显优于普通超音速火焰喷涂涂层,而耐砂粒冲刷性能略优于后者.低温超音速火焰喷涂WC涂层较高的致密度和硬度是其耐泥浆和砂粒冲刷性能更好的主要原因.     

碳化物基耐磨损涂层的性能

采用等离子喷涂Cr3C2-30% NiCr和WC-12% Co碳化物复合粉末制备具有高硬度、耐磨损、抗氧化等优点的金属/陶瓷涂层,用SEM研究大气等离子喷涂球形Cr3C2-30% NiCr和WC-12% Co粉末等离子喷涂涂层的显微组织及其对涂层机械性能的影响.结果表明,球形Cr3C2-30% NiCr和WC-12% Co粉末等离子涂层结合强度和表面硬度达到较好水平,WC-12% Co涂层机械性能均优于Cr3C2-30% NiCr涂层.     

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以超细(5～15μm)WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM,XRD,3D表面轮廓仪和显微硬度仪对LT-HVOF WC涂层的显微结构和性能进行了表征,并将其与HVOF WC-10Co4Cr涂层进行了对比.结果表明:LT-HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的显微结构和显微硬度与HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的相当,其表面粗糙度为1.22μm,远低于HVOF涂层(3.18 μm),但其断裂韧度约为HVOF涂层的1/2.基体表面的激冷粒子分析表明,LT-HVOF WC-10Co4Cr涂层较低的断裂韧度与粒子在低温焰流中未熔化,并未充分铺展有关.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr粒子沉积状态对涂层滑动磨损的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构的WC-10Co4Cr涂层。研究了超音速火焰喷涂过程中粒子沉积状态对涂层干滑动摩擦的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察颗粒撞击基体时的变形形貌和摩擦磨损后的涂层表面形貌,利用能量X射线色谱仪(EDS)分析变形颗粒和涂层表面不同磨损区域的成分。结果表明,成分均匀的粉末颗粒因受热不同而颗粒铺展形貌不同,受热充分的粉末铺展完全,在摩擦中形成均匀磨损的平整区,受热不充分的粉末铺展不完全,摩擦过程中易发生WC晶粒脱落,形成划痕区,未熔颗粒易在摩擦过程中脱落;成分不均匀的粉末以及合金相多的粉末颗粒铺展完全,摩擦中易形成CoCr合金膜;硬质相多的粉末铺展不完全,易产生孔隙。     

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的抗泥浆冲蚀性能

以5~20μm超细WC-10Co4Cr粉末为原料,采用低温超音速火焰喷涂技术(LT-HVOF)制备WC涂层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征和分析WC-10Co4Cr粉末及涂层的显微结构形貌与相结构。用冲刷磨损试验机测试涂层泥浆的冲蚀性能。结果表明,泥浆冲蚀攻角变化对涂层的冲蚀质量损失影响不明显。低攻角下涂层冲蚀机制以黏结相的微切削为主,剥落凹坑的面积大而浅,高攻角下涂层的主要冲蚀机制为裂纹萌生和扩展导致的涂层剥落,凹坑面积小而深。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层氧化行为研究

WC-17Co涂层由于其优异的耐磨性能,被广泛用于工件的摩擦防护,但其在较高温度下服役存在过早氧化失效的问题。采用超音速火焰喷涂在45#钢表面制备WC-17Co致密涂层,将其置于400、500、600和700 ℃的温度下进行恒温热暴露,研究超温服役氧化行为对其结构及性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等手段表征喷涂态及不同氧化温度下涂层的物相和微观结构的演变,对其物相和性能变化进行讨论。研究结果表明：喷涂过程中WC的分解及过冷使喷涂态WC-17Co涂层形成少量的Co基非晶;400 ℃热暴露后,涂层物相和结构无明显变化,当热暴露温度提高到500 ℃以上时,涂层表面CoWO₄、WO₃和Co₃O₄等氧化相开始生成,在700 ℃氧化处理2 h后,氧化物生长层增厚到10 μm;氧化促使涂层内部的Co元素向表面扩散,导致涂层内部WC硬质相的浓度提高,故内部涂层的显微硬度也大幅提高,在距离表面50 μm深度涂层显微硬度增加到1400 HV_0.3以上;表层显微硬度升高则主要是由于氧化相的生成。高温氧化后,由于Co粘结相的减少使涂层断裂韧性降低,涂层在高速摩擦环境下,疏松的氧化物层易粉化失效,故WC-17Co涂层的服役温度应保持在500 ℃以下。     

堆焊工艺参数与碳化钨含量对镍基碳化钨涂层性能的影响研究

以Ni35复合WC粉末为原料,采用等离子堆焊工艺在Q235A低碳钢表面制备了镍基复合碳化钨涂层,研究了焊接电流、WC含量对复合涂层性能的影响。结果表明,降低堆焊电流,减少热量输入,可以有效防止WC沉积。在研究范围内,WC含量低的样品WC沉积明显,而WC含量高的样品中WC分布较均匀。Ni35复合WC涂层相组成主要为γ-Ni(Cr,Fe)相、γ-(Ni,Fe)基体相,第二相WC,弥散相Cr₃C₂、Cr₇C₃、FeNi₃和W₂C。在焊接电流一定时,随着WC含量增加,堆焊涂层硬度增大; 涂层中WC含量相同时,随着堆焊电流降低,涂层硬度上升。在大焊接电流(210 A)下,随着镍基涂层中WC含量增加,样品磨损量逐渐增大; 在小焊接电流(195 A)下,随着WC含量增加,样品磨损量降低; 当涂层中WC含量相同时,随着堆焊电流降低,样品磨损量降低。     

Ni-65WC粉末的雾化造粒与激光熔覆层组织和冲蚀性能研究

为提高煤炭开采、洗选和煤化工的煤机装备耐冲蚀性能,利用雾化造粒和激光熔覆技术制备高WC含量Ni/WC复合熔覆层,通过组织观察、力学性能检测、腐蚀及磨损实验对比研究了雾化造粒和激光熔覆过程中Ni/WC复合熔覆层的组织、结构演变,并基于射流式冲蚀分析了材料的冲蚀行为。结果表明:喷雾干燥Ni/WC团聚复合粉末的球形度与粘结剂含量成正比,而粒径则与雾化器转速成反比。激光熔覆后,Ni/WC熔覆层由Ni、WC和W₂C相组成。其中,在熔覆过程中WC出现了熔解与析出变化,形成了层状共晶→棒状、针状→块状结构的富W和富Ni相。在冲蚀磨损工况下,WC有效改善了Ni/WC熔覆层冲刷磨损性能,磨损率为0.097 g/(m²·h),相比Q235A钢降低约23%。此时,细小的WC均匀镶嵌在磨损表面的粘结相中起到强化作用。同时,Ni/WC熔覆层的剥落处表现出明显的塑性特征,为典型的韧性破坏。     

Fabrication of ultrafine grain WC alloys by spark plasma sintering

Ultrafine grain WC a lloys were prepared by high energy ball milling and subsequent spark plasma sintering from elemental mixed powders of nominal composition of WC-6Co-1.5Al(,, mass fraction). The influences of spark plasma sintering parameters on the density, hardness, bend strength and microstructure of sintered WC alloys were also investigated. The results show that there existed a proper time combination of pulse current and constant current employed for sintering. When the peak, base, frequency and occupational ratio of pulse current, constant current, total sintering time and sintering pressure were chosen as 3000 A, 360 A, 50 Hz, 50,, 1500 A, 6 min and 30 MPa, respectively, the optimal sintering was a combination application of 1min pulse-current and subsequent 5 min constant-current. The density, hardness and bend strength of the as sintered alloys could get up to 14. 224 g/cm3 , HRA94 and 1660 MPa, respectively, and the average grain size of WC was only about 500 nm.     

Fabrication of ultrafine grain WC alloys by spark plasma sintering

1IntroductionRecently,owingtothe rapid development of manufacturing,the ultrafine grain or nanocrystalline WC-base cemented carbides with high hardness,high toughness and sound anticorrosion have been studied ex-tensively[1,2].By far,it is still not reported that bulk cemented carbides with the grain size of less than100nmand with high integrated performances have been fabricated,though the WC-base composite pow-ders with average grain size of about25nm have been prepared successfully[3,4].T…     

Fabrication of ultrafine grain WC alloys by spark plasma sintering

Ultrafine grain WC a lloys were prepared by high energy ball milling and subsequent spark plasma sintering from elemental mixed powders of nominal composition of WC-6Co-1.5Al(%, mass fraction). The influences of spark plasma sintering parameters on the density, hardness, bend strength and microstructure of sintered WC alloys were also investigated. The results show that there existed a proper time combination of pulse current and constant current employed for sintering. When the peak, base, frequency and occupational ratio of pulse current, constant current, total sintering time and sintering pressure were chosen as 3000 A, 360 A, 50 Hz, 50%, 1500 A, 6 min and 30 MPa, respectively, the optimal sintering was a combination application of 1min pulse-current and subsequent 5 min constant-current. The density, hardness and bend strength of the as sintered alloys could get up to 14. 224 g/cm3 , HRA94 and 1660 MPa, respectively, and the average grain size of WC was only about 500 nm.     

激光熔覆TiC增强镍基熔覆层的微观组织与耐磨性研究

选择微纳尺度TiC为增强相、镍粉为基体粉，利用激光熔覆技术制备TiC增强镍基熔覆层，考察了TiC对熔覆层微观结构和耐磨性的影响。结果表明，镍基熔覆层组织以γ-Ni和TiC为主；高TiC含量时易引起熔覆层顶部TiC偏聚；随着TiC含量增加，熔覆层的硬度逐渐增大且表层硬度升高更为明显；三体磨损实验结果表明，复合熔覆层的耐磨性随着TiC含量升高而降低，表明冲击载荷下脆性增强相不利于提升熔覆层的耐磨性。     

等离子喷涂高摩擦系数WC+Co涂层研究

选用 4种不同颗粒度的WC +Co粉末 ,以得到不同粗糙度的表面涂层 ,测量其本身相对滑动摩擦系数和对钛合金相对滑动摩擦系数 ,结果表明不加载荷时表面粗糙度与摩擦系数关系密切 ,其摩擦系数最高达 1 4 2 ;当加载荷时涂层本身之间的摩擦系数高于涂层与钛合金的摩擦系数 ,钛合金之间的摩擦系数最小。同时讨论了结合力和摩擦之间的关系。     

纳米WC制备过程中混料工艺及抑制剂作用的研究

利用成分分析和XRD, SEM 以及BET等检测手段, 对低温碳化工艺制备纳米级WC粉末进行了研究, 制备了平均晶粒度在20～30 nm, 颗粒尺寸小于100 nm的纳米碳化钨粉末。通过对滚筒混料和三维混料2种方式的对比研究发现, 三维混料比传统的滚筒混料具有更高的效率, 能使物料在较短的时间得到充分混合, 三维混料2 h即可达到滚筒混料6 h同样的效果, 并研究了不同混料时间和不同球料比对混料均匀度的影响。此外, 还研究对比了钨粉原料中添加晶粒抑制剂V₂O₅对碳化工艺的影响, 结果发现V₂O₅对碳化过程有延缓作用, 但对WC产物晶粒度及颗粒大小并无明显影响。     

镍基金刚石复合涂层的冷喷涂制备

通过机械合金化法制备了金刚石/NiCrAl复合粉末,探讨了金刚石含量对粉末的组织结构、粒度分布的影响.采用冷喷涂沉积法制备金刚石增强金属陶瓷涂层,探讨了粉末结构、金刚石含量对涂层的成分及组织结构的影响.实验结果表明,在机械合金化过程中,金刚石和NiCrAl并没有发生反应生成新相,硬质相较均匀地分布在复合粉末中.分析冷喷涂制备的复合涂层的组织结构发现,喷涂过程中粉末的成分及组织结构完全保留到了涂层中.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr粒子沉积状态对涂层滑动磨损形貌的影响

本文研究超音速火焰喷涂过程中粒子沉积状态对涂层干滑动摩擦形貌的影响。利用扫描电镜(SEM)观察颗粒撞击基体时的变形形貌和摩擦磨损后的涂层表面形貌,利用能谱分析(EDS)变形颗粒和涂层表面不同磨损区域的成分。研究结果表明成分均匀的粉末颗粒因受热不同而颗粒铺展形貌不同,受热充分的粉末铺展完全,在摩擦中并形成均匀的磨损区;受热不充分的粉末铺展不完全,摩擦过程中易发生WC晶粒脱落形成划痕区,未熔颗粒易在摩擦过程中脱落。成分不均匀的粉末,合金相多的粉末颗粒铺展完全,摩擦中易生产CoCr合金膜;硬质相多的粉末铺展不完全,易产生孔隙。