原位合成碳化钨增强金属陶瓷涂层的基础研究

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1、原位合成碳化钨增强金属陶瓷涂层的基础研究Thefundamentalresearchofthein．situsynthesizedtungstencarbidesreinforcedcompositecoating学科专业：材料加工工程研究生：任莹．指导教师：王惜宝教授天津大学材料科学与工程学院二零零八年八月中文摘要碳化物陶瓷中的碳化钨陶瓷因具有极高的熔点、高的化学稳定性、高的硬度和优异的耐磨耐蚀性，已成为近年来金属陶瓷研究的热点之一。本文采用钨极氩弧堆焊设备，通过原料粉末之间的高温冶金反应，在堆焊过程中原位合成碳化

2、钨金属陶瓷涂层。论文采用磨料磨损为主要实验方法，应用硬度计、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等材料分析手段以及磨料磨损试验机等试验设备，对所制备的涂层试样的组织结构进行了观察分析，并且研究了涂层的耐磨料磨损性能。在涂层基体上弥散分布着大量的碳化物、硼化物硬质相，涂层与母材形成牢固的冶金结合。复合涂层的硬度远远高于母材的硬度，在以钨粉与碳化硅为原料制备的涂层中，母材的平均硬度为215Hv，涂层的硬度最高达到824HV；在以钨铁与石墨为原料制备的涂层中，母材的平均硬度为172HV，涂层的硬度最高达到698HV：在以钨铁与碳化

3、硅为原料制备的涂层中，母材的平均硬度为252}Iv，涂层的硬度最高达到665HV：在以钨铁与碳化硼为原料制备的涂层中，母材的平均硬度为202HV，涂层的硬度最高达到882HV；在以钨粉与碳化硼为原料制备的涂层中，母材的平均硬度为193H、r，涂层的硬度最高达到897HV。在常温磨料磨损条件下，钨粉与碳化硅为原料制备的试样的耐磨性最好，是等离子弧堆焊法制备的镍基碳化钨(WC质量分数为6096)涂层试样(对照试样)的2．24倍；钨铁与石墨为原料制备的试样的耐磨性是对照试样的1．82倍；钨铁与碳化硼为原料制备的试样的耐磨性

4、是对照试样的1．15倍；钨粉与碳化硼为原料制备的试样的耐磨性是对照试样的1．16倍；钨铁与碳化硅为原料制备的试样的耐磨性最差，是对照试样的0．84倍。本课题的研究结果表明，在钨极氩弧为热源的条件下，能获得性能良好的高温涂层，为碳化钨复合涂层在工业中的实际应用提供了理论基础。关键词：原位合成；碳化钨；涂层；磨料磨损ABSTRACTAsatypicalborideceramics，WCceramicshavebecomearesearchedhotpointbecauseofitshighmeltingpoint，goo

5、dchemicalstability,highhardnessandgoodresistancetoabrasion．TheWCgranuleisin—situsynthesizedduringthereactionofthealloypowdersemployingtheTIGpowdersurfacing．Thethesisadoptsabrasiveweartestformaintrialmethod，applythehardnesstester,metalloscope，thescanningelectric

6、mirroLenergyspectrumanalysisinstrument，abrasiveweartesterandothertestequipment，totheperformanceofthetestingsamplethatmaketohaveprogressanalysistest．Themicrostructureandmorphologyofthetungstencarbidecoatingisobservedandanalyzed．ThetungstencarbidecoatingiScompose

7、dofsolidsolutionanddispersionhardphasesuchascarbidesandborides．Theelementsofboththecoatingandthesubstratediffusetoeachother．Theexcellentmetallurgybondingisformedbetweenthecoatingandthesubstrate．Thecompositecoating’Shardnessismuchhigherthanthebasemetalhardness，i

8、nthetungstenpowderandsiliconcarbideforthepreparationofthecompositecoating．basemetal，theaveragehardnessof215HV，coatingthehardnessofupto824HV：intheironandgraphitetotungstenfor