喷焊层的显微硬度分析_材料科学_工程科技_专业资料

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1、3.5喷焊层的显微硬度分析图3.25为添加Cr3C2的Co基合金喷焊层的截而显微硕度分布曲线。由图可见,Co基合金喷焊层具冇较高的显微硬度，并且随着从表面向熔合线靠近，显微硬度逐渐降低。而加入5C2后，喷焊层的截面显微硕度的变化规律与Co基合金基本相同,随着距离喷焊层表面距离的增人，喷焊层的显微硕度有逐渐降低的趋势。这与前面的组织分析结果是一致的，随着距离熔合线距离的增大，组织逐渐由平面晶过渡到枝晶，并且逐渐变细。700-600-■500-400-■300-■200-0200400600800100012001400Distaneef

2、romthesurface(jim)>H)ss①Up」ell6」.s2l/I800图3.25Co基合金喷悍层的截面显微锁度分布曲线与纯钻基相比，加入C「3C2的喷焊层的硕度增高，之所以会产生这种现象，是因为由于5C2的加入，溶解的Cr3C2高熔池中C、Ci*的含量，在凝固过程中固溶于基体中，未熔的CgC2起到非门发形核的作用，提高形核率，细化组织，进一步细化晶粒，增强了细晶强化作用。另外喷焊过程屮生成了大量的硬度极高的碳化合物，这些冇利于表而硕度的捉高。在随后一部分C、Cr固溶TCo基固溶体中，增强了固溶强化作用。与此同时，一部分C

3、、Cr在熔池的一些富Cr、贫Cr区域形成硬度极高的碳珞化合物，明显提高涂层的表面駛度。另外，曲于Cr3C2的熔点很高，在等离子喷焊过程中部分未熔而保留下来，起到非自发形核的作用，提高形核率，使组织细化，起到细化强化的作用。因而使喷焊层表面硬度得到进一步的提高。但当Cr3C2的加入量达到20%时,喷焊层的硬度波动较大,FL平均值较加入5%和10%的Cr3C2F降许多。这是由于CgC2的颗粒含量超过某个范围后，由于颗粒的团聚对喷焊层的细化和强化作用减弱，同时，这些团聚体在焊层凝固过程中极易引起裂纹，因此，喷焊层的硬度反而下降。3.6喷焊层

4、的纳米压痕分析在纳米领域一般多使用纳米压痕方法测试力学性能的参数是硕度和弹性模量。由于压头压入样品内，弹性和塑性变形随之发生，导致形成与压头的形状相一致的压痕。由于在压头卸载的过程中，只有部分弹性位移能够恢复，这将有利于使用弹性方程来建立接触过程的模型尉。为了应用纳米压痕技术表征Co基合金喷焊层的硬度和韧性，以及在加入不同质量分数的CuC2后其硬度和韧性的变化，所以在试样上进行打点分析。3.6.1喷焊层的硬度分析如图3.26为Co基合金喷焊层的纳米硬度-位移曲线。由图3.26可知，当压痕深度小于lOOnmHt,压入过程尚未达到稳态，所

5、有试样的硬度会随着压痕深度的增加而大幅度增加。这可能是由于小载荷吋的接触面积很小，也很可能是由探针压入试样表而的区域存在孔穴所致，不能被准确测定。当压痕深度超过100nm（特别是超过300nm）吋，试样的纳米駛度随着压痕深度的增加而变化的幅度很小，基本趋于稳定。这是因为合金喷焊层的组织细小、均匀。有微小的变化的原因可能足由于探针所打的组织不完全相同，有的打在细小的晶粒上，而少量打在粗大的枝晶上和打在未熔的碳化物或初生的碳化物上。DisplacementIntoSurface(nm)图3.26Co基合金喷焊层的纳米硬度J立移曲线同吋曲图

6、3.26可以看出，加入G3C2后其纳米硬度的变化趋势与显微硬度的变化趋势基本相同，随着加入ChC2量的增多而增大。不同的是显微硬度在加入20%的Cr3C2Ut，硬度较5%和10%的冇所降低。原因是显微硬度表示的是宏观硬度，而纳米压痕则表示某一微小区域的硕度值，其值的随机性较显微硕度值很大，故开始变化较大，随后趋于稳定。3.6.2喷焊层的韧性分析纳米压痕是评估薄膜韧性的最广泛的使用工具。在材料屮塑性变形导致应力松弛，越容易压入的材料，其内在的可塑性越大。因此，在纳米压痕中塑性应变与总应变的比值是直接地给出了一个简单但粗糙快速指示材料的性

7、能的一种方式。[36]可塑性P=p/,=p+,其屮p是塑性变形，是总变形。图3.26所示为Co基合金的载荷TZ移曲线图。(NEMdluescoPEOJ250-■200-150-■100-■50-0200400600800100012001400DisplacementIntoSurface(nm)图3.27Co基合金喷焊层的纳米压痕的加载-位移曲线由图3.27可知，纯Co基的可塑性P°=p/=(956.7-34.2)/(1237.6-34.2)=76.66%,同理可知加入5%、10%和20%的CgC?时，其可塑性分别为：Pi=76.7

8、8%；P2=78.87%；P3=77.34%o所以，Po