微/納米WC復(fù)合涂層析出相對(duì)硬度和耐磨性的影響

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摩擦磨損是自然界中相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面存在的一種廣泛的現(xiàn)象。摩擦磨損不僅造成材料損耗，而且造成能源的浪費(fèi)，因?yàn)槟Σ吝^程中所做的功90%以上以熱的形式損耗掉。如果材料在磨損過程中能利用它產(chǎn)生的摩擦熱，材料由于溫度的升高發(fā)生相變或者析出，而這些組織變化必然對(duì)材料的磨損性能有所影響。本文利用激光熔覆高溫熔化和快速凝固的特性，激光產(chǎn)生的高溫，必然使得微/納米陶瓷相WC粉末大部分融解于熔池中；快速凝固使得熔池凝固時(shí)這些熔化的陶瓷相成分不能及時(shí)析出而固溶在熔覆涂層的粘結(jié)合金中，使之處于過飽和狀態(tài)，而使熔覆涂層中含有眾多的亞穩(wěn)相。這種亞穩(wěn)態(tài)涂層受到外界驅(qū)動(dòng)力，如摩擦熱和摩擦力作用時(shí)，涂層有可能通過發(fā)生相變和析出向穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到系統(tǒng)平衡。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了涂層的這種析出和相變對(duì)其硬度和磨損性能的影響。

實(shí)驗(yàn)所用試樣塊尺寸為15mm×12mm×10mm，材料為45鋼；粘結(jié)金屬為自熔合金粉末Ni60B，顆粒尺寸為20～45μm；微米級(jí)碳化鎢顆粒為YF112型號(hào)12%Co-WC，顆粒尺寸為10～50μm；選用S7412型號(hào)12%Co～WC作為納米級(jí)碳化鎢顆粒，晶粒粒徑(平均)50～500nm。

研究結(jié)果表明，磨損面產(chǎn)生的析出相形貌為近似于球狀的白色小顆粒，粒度在數(shù)十到幾百納米之間。同種成分涂層比較，析出相能夠提高涂層的硬度和改善涂層的磨損性能。不同成分涂層比較，析出相對(duì)涂層磨損性能的作用不如原始碳化鎢顆粒尺寸大小起到的作用大，WCmn涂層的磨損性能最佳。

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