燃气流量和热处理对wc-12co涂层组织和性能影响

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1、InfluenceofgasflowandheattreatmentontheperformancesofHVOFthermalsprayedWC一12CocoatingsbyXIANGJingB．E．(HunanUniVersity)201OAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringMaterialsProcessingEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorViceProfess

2、orWANGQunApril，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：泪，日期：弘，≥年j一月》日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密囤。(请在以上相应方框内打“、／”)／作者签名：Y囝导师签名：日期：扣哆年r月≯日日期：沙哆年3／月扣．日懿群燃气流量和热处理对WC．12Co涂层组织和性能的影响摘要热喷涂金属WC涂层具有优异的抗磨损性能和良好的抗腐蚀性能，在工业生产中被广泛地应用到各种需要防腐和抗磨损的场合。为了使涂层的性能达到最佳，对喷涂工艺参数的优化必不可少，其中燃料和氧气之间比例的选取尤其重要，为此本文从改变燃料和氧气比例的角度，在氧气流量(1020L／min)保持不变的情况下，

4、仅改变燃气的流量来达到改变燃氧比例的目的。本文选择丙烯流量分别为：96L／min、106L／min、116L／min、126L／min、136L／min，在Jet．KoteIII型超音速火焰喷涂系统上制备了五组WC．12Co涂层(相应的涂层代号分别为：儿、J2、J3、J4和J5)。并选择J1、J2、J5号三组涂层在不同的温度下进行进行1h真空热处理。采用x衍射仪测试了粉末和热处理前后各涂层的相结构，用扫描电镜观察了粉末的形貌，用金相显微镜、扫描电镜研究了热处理前后各涂层的显微组织和磨损后的表面形貌，测试了涂层的硬度、孔隙率、开裂韧性以及抗磨损和耐腐蚀性能。得出以下结论：(1)增大燃气的

5、流量会使WC一12Co涂层中W2C和W相逐渐增多的同时会使涂层孔隙率减小，涂层的硬度和开裂韧性呈现出先增高后降低的趋势，适度的脱碳会使涂层的抗磨损和耐电化学腐蚀性能提高。(2)采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备WC．12Co涂层时，喷涂粒子中的WC颗粒在焰流中氧化分解的形式有直接脱碳和间接脱碳两种，WC颗粒的分解程度主要与焰流温度、粒子在焰流中停留的时间等因素有关。焰流的温度越高、熔融或半熔融的喷涂粒子沉积到基体上之后的冷却时间越长，WC颗粒的分解脱碳程度就越严重。当WC发生轻微的脱碳时，涂层中将生成W2C相，在脱碳较严重时，涂层中不仅会生成W2C相，而且还会生成W相，其中粘结相C

6、o在涂层中主要以非晶的形式存在。(3)WC．12Co涂层的磨损失效机理随脱碳程度的不同而有所不同。当脱碳程度较轻时，其磨损机理是粘结相优先被磨粒切除，逐渐失去固结作用的WC粒子在磨粒的作用下发生破碎、松动、直至脱落，涂层的磨损率较低；当脱碳程度较高时，其磨损机理为微切削，磨损率较大。(4)将WC一12Co涂层分别在550℃、750℃、950℃和1150℃下进行1h真空热处理，涂层会逐渐生成C03W3C、C06W6C和C02W4C等T1相，同时，涂层中原有的W2C和W相逐渐减少直至消失。当涂层中的WC脱碳分解程度较轻时，其硬度会随着热处理温度的升高呈现出先升高后逐渐降低的趋势，经过950

7、。C热处理的WC．12Co涂层具有较高硬度和最好的抗磨粒磨损性能；当涂层中的WC脱碳分解程度较严II硕士学位论文重时，经过1150℃热处理的WC一12Co涂层具有最佳的抗磨粒磨损性能。另外，涂层与基体界面元素的扩散速度会随着热处理温度的升高而增加，特别在1150℃下进行真空热处理后，在涂层与基体的界面会发生大量的元素扩散，在界面靠涂层一侧形成接近lO}tm宽的扩散带，在基体侧形成了尺寸为1～lO肛m的Kirkendall扩散孑L洞。此外，对WC