爆炸喷涂纳米WC-Co涂层的研究

为促进爆炸喷涂法替代常规喷涂工艺在工业上的应用,采用爆炸喷涂法制备了纳米和普通WC-12Co涂层.采用金相显微镜、扫描电镜分析比较了两种涂层的显微组织,用显微硬度计和磨料磨损试验机测试了两种涂层的显微硬度及耐磨料磨损性能,并利用扫描电镜对磨损形貌进行了分析.结果显示,纳米涂层具有比普通涂层更高的致密度和显微硬度,纳米涂层中WC颗粒的分布更均匀;纳米涂层的磨损机理为微观切削机制,其耐磨料磨损性能比普通涂层差.     

HVOF喷涂纳米WC-17Co涂层组织结构及力学行为研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了普通、超细纳米WC-17Co涂层.研究了喷涂粉末、涂层的微观组织结构和物相成分,测试了涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性.研究表明,纳米WC-17Co涂层中形成了纳米尺度的胞状结构和长条状结构,并有网状的非晶结构生成.WC-17Co涂层表面均匀致密,3种涂层均是由熔化再结晶区、半熔化区和未熔化区等构成.涂层中条带结构不明显,明显区别于等离子涂层.纳米涂层组织结构更致密,碳化物颗粒分布更均匀.3种涂层中,WC都是主相,W2C、Co6W6C的含量很少.纳米涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性最高.     

板状WC晶粒WC-(Co-Ni)硬质合金的组织和性能

采用真空烧结法制备了板状WC晶粒WC-(Co-Ni)硬质合金,通过XRD、SEM、EDS等手段研究了Ni/(Ni+Co)比对硬质合金组织和性能的影响规律。结果表明:随着Ni/(Ni+Co)比的增大,硬质合金显微组织中板状WC晶粒的比例逐渐减少,硬质相颗粒的尺寸逐渐增大且平均长厚比逐渐减小。当Ni/(Ni+Co)比过大时,硬质合金中硬质相颗粒出现了团聚现象,使其力学性能显著降低。当Ni/(Ni+Co)比为0.3和0.5时,WC-(Co-Ni)硬质合金的综合力学性能较高,这与其硬质相颗粒较细和平均长厚比较大有关。当Ni/(Ni+Co)比为0.5时,WC-(5Co+5Ni)硬质合金具有较优的综合力学性能,其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为2 448 MPa、90.0HRA、21.2 MPa·m~(1/2)。     

3种磨料对超音速火焰喷涂WC-12Co层形貌及冲蚀磨损性能的影响

目前,就冲蚀粒子性质对超音速火焰喷涂(HVOF)WC-Co层的外观、硬度及冲蚀磨损性能的影响研究不多。采用HVOF技术在Q235钢表面制备WC-12Co涂层,并以棕钢玉砂、石英砂和黄砂为磨料,采用常温干砂冲蚀磨损试验机对涂层的冲蚀磨损性能进行了测试。采用显微维氏硬度计测试不同磨料的硬度,采用扫描电镜对磨料形貌、涂层显微结构及涂层冲蚀后的表面形貌进行了观察。结果表明:WC-12Co涂层为典型的层状组织结构,扁平化粒子间结合紧密,涂层内部孔隙较均匀。冲蚀过程中,冲蚀角度从30°增加到90°,涂层的冲蚀率增加。棕刚玉砂和石英砂表面形貌呈不规则多角状,硬度较大的棕刚玉砂对涂层冲蚀磨损较大大。石英砂和黄砂硬度相近,形貌规则的黄砂对涂层的冲蚀磨损较小。不规则的多角状磨料冲蚀的涂层,表面留下不规则坑洞及较深的切痕;规则的近圆外形黄砂冲蚀的表面留下近圆形的坑洞,同时粘结相的切痕较浅。     

基于PIV技术的磨料水射流中固体磨料粒子速度分布实验研究

为了解决磨料射流磨料速度测试难问题,本文基于PIV技术,结合图像处理与滤波分析技术,提出了一种测量磨料射流磨料速度的非接触式测试方法。该方法能同时得出磨料速度以及磨料在射流中的位置信息。利用该方法对磨料射流进行磨料速度测试实验,实验结果表明：(1)利用该方法能快速地得到磨料射流中磨料速度;(2)利用该方法得到了磨料在喷嘴出口沿射流方向的速度变化规律,即磨料在喷嘴出口速度先增大后减小,存在速度最大处,意味着磨料射流存在最优靶距;(3)利用该方法得到了磨料沿射流径向的速度变化规律,磨料在射流中心速度最大,其速度从射流中心往射流边界方向逐渐减小,呈现出钟形速度分布。     

VC/Cr3C2添加剂与烧结温度对超细WC-12Co硬质合金的影响

为了有效控制烧结过程中WC晶粒的长大,获得高强度高硬度的超细硬质合金,采用扫描电镜、拉伸机和洛氏硬度仪研究了不同质量分数及配比的VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂和烧结温度对超细WC-12Co硬质合金的显微组织及力学性能的影响,并结合试验结果分析了超细硬质合金中VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂的作用机理.结果表明,添加适量VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂的超细硬质合金中WC晶粒尺寸分布集中,不存在明显的组织缺陷,合金具有细而均匀的微观组织及优异的力学性能.当晶粒长大抑制剂(质量分数)为0.2%VC/0.5%Cr3C2,1450℃烧结制备WC-12Co超细硬质合金的抗弯强度为3710MPa,硬度(HRA)为91.5.VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂的作用机理为:VC主要与WC反应生成(W,V)C固溶体聚集在WC/Co界面,降低WC/Co界面能,Cr3C2主要固溶在粘结相中,导致WC在粘结相中的溶解度降低,二者的综合作用减缓了粘结相中WC溶解-析出过程,从而抑制烧结过程中WC晶粒的长大.     

WC-17Co含量对(WC-17Co/NiCrBSi)复合钎焊涂层结合性能及耐磨性的影响

用真空钎焊方法,在45^#钢基体表面钎焊一层WC-17Co/NiCrBSi耐磨涂层（厚1.5mm）。研究了WC-17Co含量对涂层性能的影响。涂层自身结合强度随WC-17Co含量的增加而增大,当涂层中WC-17Co含量为69wt%时,涂层结合强度达184MPa。涂层的抗磨料磨损性能高于火焰堆焊WC-17Co/NiCrBSi涂层和CoCrW堆焊涂层。     

冷喷涂WC-Co涂层的组织结构和性能研究

以微米WC-12Co、纳米WC-17Co和WC-23Co三种团聚烧结粉末为原料,进行冷喷涂沉积涂层实验,通过扫描电镜、X射线衍射仪分别分析了涂层的组织结构和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性,并通过销-盘磨损实验测定了涂层的耐磨损性能.实验表明,三种粉末所沉积的WC-Co涂层均具有致密的组织结构,涂层保持与原始粉末相同的相结构,黏结相Co由于强烈塑性变形发生了同素异构转变,涂层组织无传统层状结构,WC硬质相发生了局部流动和再分布.对于纳米WC-Co涂层,随着黏结相含量增加,涂层硬度和弹性模量降低、断裂韧性增加,相对于316L不锈钢,冷喷涂WC-Co涂层表现出了优异的耐磨损性能,涂层磨损失效机理主要为磨粒对涂层的切削作用.     

晶粒长大抑制剂VC对原位生成WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷的影响

为细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,改善其组织,提高其力学性能,以WC、TiB_2和Co粉末为主要原材料,采用真空液相原位反应烧结工艺,在1 400℃真空烧结炉中制备了WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷.利用FE-SEM、EDS和XRD等技术,研究了不同含量的晶粒长大抑制剂VC对WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷组织、物相构成、硬度、密度、耐磨性及抗弯强度和断口形貌等性能的影响.结果表明:添加适量的VC能有效细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,使得材料获得更均匀细小的微观组织,增加材料韧性和断口不平整性,增强材料抗弯强度,并且提高硬度、密度和耐磨性;当VC的质量分数增加到0.9%时,金属陶瓷的晶粒平均尺寸可细化到约1.3μm,硬度随之升高到91.5 HRA,抗弯强度达到794 MPa;但VC的质量分数继续增加到1.2%、1.5%时,其硬度、密度、耐磨性及抗弯强度均会有所降低.     

前混合式磨料水射流磨料粒子加速过程数值模拟

针对前混合式磨料射流磨料加速过程运动复杂、实验研究困难及有限元处理超大变形存在网格畸变等问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)方法模拟前混合式磨料射流喷嘴不同阶段磨料粒子加速特征及磨料射流破碎靶体全过程。其中水介质用SPH建模,磨料粒子、喷嘴、靶体等用FEM建模。揭示磨料粒子群在喷嘴中的运动轨迹及喷嘴结构对磨料粒子加速影响规律。研究表明,磨料粒子进入喷嘴收敛段之前已基本达到与水介质相同速度,进入收敛段后因与水介质存在速度差使其获得加速,但与水介质速度差逐渐增大;进入直线段后水介质与磨料粒子一直加速,且水介质速度在直线段末端趋于稳定,在离开喷嘴的短距离范围内水介质速度趋于稳定,磨料粒子在核心段水流作用下继续加速,最终趋于稳定;磨料粒子群在喷嘴收敛段相互碰撞运动剧烈,进入直线段后相对平缓;流量一定下磨料粒子速度随喷嘴收敛段延长而增加,但增加有限;随直线段延长而增加,增加显著。数值模拟结果与相关文献吻合较好。