热处理对超音速火焰喷涂WC17Co涂层性能的影响

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1、论文题目：热处理对超音速火焰喷涂WC-17Co涂层性能的影响专业：材料加工工程硕士生：刚爽(签名)指导教师：孙万昌(签名)摘要热喷涂WC-Co系硬质涂层由于其优异的耐磨性、高硬度等性能受到越来越多的关注，相对于爆炸喷涂和等离子喷涂，超音速火焰喷涂技术具有喷射速度高、火焰温度低、使用气源广、设备操作简单等优点；另外，还具有连续稳定的焰流、涂层厚以及残余应力低等特点。因此，超音速火焰喷涂WC-Co耐磨涂层可以广泛应用于航空航天、冶金、能源、矿山、机械等许多领域，以提高零部件表面的耐磨性能及修复磨损部位。然而，超音速火焰喷涂过程中，WC不可避免的分解为W2C

2、、W以及产生其他具有较高自由能且处于非稳态的Co-W-C非晶相，从而对WC-Co耐磨涂层的喷涂质量产生较大的影响。相对于WC-12Co涂层而言，WC-17Co涂层与基体间的结合力较好，涂层内的残余应力较低，具有更为广泛的工程应用潜力，但迄今为止，研究报道较少。为此，本文采用超音速火焰喷涂技术在42CrMo钢基体表面制备了WC-17Co涂层，采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度、腐蚀试验等检测手段，分析了热处理对涂层组织结构、耐磨性能以及抗腐蚀性能等的影响。并得出了以下结论：（1）喷涂态WC-17Co涂层内的W2C和W相

3、会随着热处理温度的升高而逐渐转变为Co3W3C和Co6W6C相；低温热处理后，残余压应力的释放促使涂层内部小气孔扩展、融合形成较大的气孔；900℃热处理后，高密度Co6W6C结晶相的析出引起局部的体积收缩，大、小气孔的量均减少。（2）涂层经过500℃、700℃、900℃、1100℃热处理后，硬度呈现先升高后降低的趋势，700℃热处理后，W2C相向Co3W3C和Co6W6C相发生转变，WC硬质相增多，硬度最高；温度超过900℃，涂层内大量的Co6W6C生成以及硬质相W2C和WC相的减少，同时由于晶粒的粗化长大，引起涂层硬度降低。（3）随着热处理温度的升高

4、，WC-17Co涂层的摩擦系数先降低后升高，900℃热处理后涂层的摩擦系数最低。（4）喷涂态WC-17Co涂层的耐磨性较差，经过500℃、700℃、900℃、1100℃热处理后，涂层的耐磨性能随之提高。900℃热处理后，析出的Co6W6C细小且均匀分布，弥散强化效果明显，涂层的磨损量最小、耐磨性最好。万方数据（5）经过500℃热处理后，WC-17Co涂层在5wt%H2SO4溶液中具有最小的腐蚀失重，耐蚀性最好。（6）过高温度的热处理使得Co-W-C三元合金和非晶相减少，Co3W3C和Co6W6C的增多，加剧了涂层在H2SO4溶液中的电偶腐蚀，热处理使得

5、WC-17Co涂层的耐腐蚀性能下降。（7）经过500℃热处理后的WC-17Co涂层，在电化学实验中具有最高的腐蚀电位。关键词：超音速火焰喷涂；热处理；WC-17Co涂层；显微硬度；摩擦磨损性能；耐蚀性研究类型：基础应用研究万方数据Subject:InfluenceofheattreatmentontheperformancesofHVOFthermalsprayedWC-17CocoatingsSpecialty:MaterialsscienceandEngineeringName:ShuangGang(Signature)Instructor:Wan

6、-changSun(Signature)ABSTRACTThermalsprayingWC-Cocermetcoatingisreceivingmoreandmoreattentionbecauseofitshighhardness,excellentwearresistanceandgoodtoughness.Highvelocityoxy-fuelsprayingisafavorablemethodcomparedwithairplasmasprayprocessesandexplosionsprayingprocessesduetoitshigh

7、ervelocityandlowerflametemperatures.Forthesereasons,thermalsprayingWC-Cocermetcoatingiswidelyusedinaerospace,automotive,metallurgy,electricpower,papermakingandotherfieldstoimprovethewearresistanceofmanytypesofengineeringcomponentsortorepairwornparts.However,oneorseveralphasesofW

8、2C,metalWandevenotherCo-W-Camorphousphasescanin