等离子喷涂纳米结构wcco涂层的制备与性能

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1、大连理r人学硕士学位论文摘要纳米材料冈其奇特的性能在各个领域受到了广泛地关注。wc—co涂层是目

2、j{『一种广泛采用的涂层技术，wC相具有高硬度和高耐磨性，而Co相作为粘结相，使涂层具有一定的强度和韧性。wC．Co涂层以其良好的抗滑动磨损、磨料磨损、微动磨损和冲蚀磨损等性能，已被广泛用作航空、汽车等行业耐磨零件的保护层。对于wc—Co涂层的研究主要集中在常规微米涂层上，纳米结构wC．Co涂层的研究还很少，且主要集中在高速火焰喷涂方法的制备上，本文则采用等离子喷涂法制备纳米结构wc．co涂层并对其进行显微组织的表征和力学性能的测试。使

3、用独特的“雾化干燥结合固定床技术”合成wC．12Co纳米复合粉体，利用等离子喷涂法制备纳米结构wC．Co涂层，通过x射线衍射、电子探针、扫描电镜、透射电镜等分析手段对等离子喷涂法纳米结构wC．12Co涂层进行显微结构分析，并在此基础上探讨纳米结构wC．12Co涂层的形成机理，测试了涂层的显微硬度、摩擦磨损以及结合强度等力学性能，同时从涂层的显微组织、力学性能等角度对纳米结构和常规wC．12Co涂层进行了比较。研究结果如下：1．利用“雾化干燥结合固定床技术”合成WC．12Co纳米复合粉体，经x射线衍射、扫描电镜和透射电镜分析，纳米复合

4、粉体由纯wc和co两相组成，平均颗粒度为300llm，晶粒尺寸在80nm左右，为满足喷涂需求，将纳米复合粉体经雾化干燥进行造粒处理，纳米团聚颗粒尺寸在一280～+350目。2．等离子喷涂纳米结构wC一12co涂层呈现为典型的热喷涂涂层层状结构。喷涂后的纳米涂层组织内除了wc相，不仅有w2C、w等非wC／Co相的产生，还出现了coxwycz(cojw9c4、c03w3C)、c03c等相及非晶和孪晶组织，其中c03c相及孪晶组织的出现未见有文献报导。3．等离子喷涂纳米结构wC．12co涂层的形成机理如下：1)在等离子焰中co相熔化；2)

5、wC溶解到熔化相Co内并分解；3)由于与氧的反应而脱碳使wC进一步溶解到Co相中；4)喷涂粒子高速撞击基体并迅速冷却，涂层中除了wc相外，还有CoxWyCz(C03w9c4、C03w3C)、c03C、、№C、W及非晶的出现。4．粒子在火焰加热过程中，从wc粒子中心至熔化相Co的径向方向上各相的可能排列方式：wC—w2c—co，wycz(C03W9C4、c03w3C)一c03C—Co。从wc粒子中心下co的径向方向上，随着c的向外扩敖，w：c比例逐渐增大，先在wc粒子的周围生成了w2c，又出现Coxwycz(c03w9c4、C03w3

6、c)，并且c与Co李博宇：等离子喷涂纳米结构wc．co涂层的制备5I性能作用生成c03C，附着Fwc粒子外壳的这些相在撞击基体时由于巨人的撞击动能可能导致脱落、碎化而弥散于粘结相Co中。5．与常规wC一12Co涂层相比，纳米结构涂层组织更为致密，裂纹少，气孔率低。6．研究了wc-12Co涂层的摩擦学特性。实验结果表明：纳米结构wc．12co涂层比常规涂层的摩擦系数小，且纳米结构涂层表现了更好的抗磨损能力。关键词：等离子喷涂；纳米结构涂层；WC．Co涂层；显微组织；力学性能塑三塑主堂垒丝一一SynthesisandMechanical

7、Proper6esofNanostructuredWC_CoCoatingsDepositedbyPIasmaFlameSprayAbstractN她omaterialsa托谢dclypaidInorcattentiOninvariolls丘eldsincludillgcoa廿ngsowingtoi乜uniqueproperties．TungstencaI．bide_cobancoatingsaree)(teIlsivelyusedinaeronauticalandautomadveapplicationsrequi血lga_br懿

8、ion，sliding，氲删inganderosionresi鼬a11ce．ThehardwCpamclesin吐峙coatillgsleadtohi曲coatinghardnessand11i曲wearresigtallce，while也em咖IbindcrCosupplies也enecessarycOatiI唱tougllness．Atpresem，mercsearchesonWC-coco如gsarem缸lyf酏usedonconv叫删coa主ingbutlesson日1en趾。咖cttlredcoating，andHVOF0

9、lighvelocit)，oxyfIlel)isgenerallyappliedtosynthesizetllenanos仃ucturedWC—Cocoating．h1tllispap％也enanos协lcturedWC·Cocoat