WC对激光熔覆层组织及耐磨耐冲击性的影响

摘要：

激光熔覆Ni基合金涂层具有良好的综合性能,但耐磨与耐冲击性能仍有待提高.分别采用含微米与纳米WC颗粒的Ni基粉末激光熔覆制备WC/Ni涂层,研究两种WC颗粒对Ni基涂层组织及耐磨耐冲击性的影响.利用SEM与XRD对涂层进行微观组织分析,利用高速摄像机分析熔覆过程中的熔池形态.采用磨损试验机、夏比冲击试验机对涂层进行耐磨性与耐冲击性测试.纳米WC对熔池流动的促进作用强于微米WC,并使涂层组织得到更显著的细化.由于微米WC与Ni45涂层结合紧密,磨损试验中能有效抵抗配磨件微凸体的切削,最终显著增强涂层耐磨性,磨损率较Ni45涂层降低88.38％.但微米WC的高脆性不利于涂层耐冲击性的提高,冲击韧性仅为Ni45涂层的91.28％.由于纳米WC在细化晶粒的同时会弥散分布于晶界与共晶区,在磨损过程中阻碍位错运动,抑制晶粒塑性变形,进而减弱配磨件对涂层的切削,提高涂层耐磨性,磨损率较Ni45涂层降低53.43％.由于在晶界与共晶区的纳米WC会阻碍裂纹扩展并改变扩展方向,进而提高形成贯穿裂纹的能量,增加涂层断裂所需的冲击功,使涂层耐冲击性得到显著提高,冲击韧性较Ni45涂层提高13.37％.通过有限元分析可知,在冲击过程中涂层中的高脆性微米WC会形成高应力集中,证明其对涂层耐冲击性具有不利影响.而纳米WC能降低位错的不均匀滑移,缓解位错堆积,进而有效分散涂层在冲击过程中形成的应力集中,证明其能显著提高复合涂层的耐冲击性能.研究证明,纳米WC能实现涂层耐磨性与耐冲击性的同步提升.

关键词：激光熔覆、纳米WC、微米WC、微观组织、耐磨性、耐冲击性

所属期刊栏目：34

分类号：TN249(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFB1104601

在线出版日期：2021-07-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：104-113