【摘要】：由于輕量化、節(jié)能及環(huán)保等需求,鋁合金被越來越多的應(yīng)用于各個行業(yè),但鋁合金強(qiáng)度低限制了其應(yīng)用。本文以CuZn-WC、Ni-WC及Ni-MoFe三種混合粉末作為預(yù)敷材料,采用鎢極氬弧(TIG)焊機(jī)在純鋁基體上進(jìn)行氬弧熔覆試驗(yàn)來改善鋁基體表面耐磨性。通過改變混合粉末的配比及工藝參數(shù)研究所獲得表面層的顯微組織與性能。對純鋁基體氬弧熔覆CuZn-WC獲得的表面層進(jìn)行顯微組織與性能研究表明:當(dāng)預(yù)敷粉末中WC含量小于60wt.%時(shí),表面層相組成為α-Al固溶體、少量Al4W化合物及CuZn合金和WC團(tuán)聚物;當(dāng)預(yù)敷粉末中WC含量大于等于60wt.%時(shí),表面層中主要含有α-Al固溶體、大量板條或塊狀A(yù)l4W化合物及少量CuZn合金和WC團(tuán)聚態(tài)。隨著預(yù)敷粉末中WC含量的增加,Al4W化合物的數(shù)量及尺寸隨之變大,表面層顯微硬度升高,最高約為鋁基體的4.5倍,其耐磨性約為鋁基體的2倍。不同熔覆電流條件下在純鋁基體上氬弧熔覆Ni-WC,表面層顯微組織與性能研究結(jié)果表明:160A熔覆電流時(shí)可以獲得顯微組織與性能良好的表面層。在160A電流下改變預(yù)敷粉末中Ni與WC質(zhì)量比,當(dāng)Ni含量大于等于90wt.%時(shí),表面層中出現(xiàn)大量Al3Ni2和Al3Ni化合物,主要形態(tài)是Al3Ni包圍著Al3Ni2的等軸晶,表面層顯微硬度均值為鋁基體的12倍,耐磨性為鋁基體的4倍;當(dāng)Ni含量為30wt.%-80wt.%時(shí),枝晶狀A(yù)l3Ni和不規(guī)則形態(tài)Al12W分布在α-Al固溶體上,表面層下部出現(xiàn)Al3Ni與α-Al共晶組織。表面層顯微硬度均值為鋁基體的5倍,耐磨性為鋁基體的2倍;當(dāng)Ni含量為10wt.%-20wt.%時(shí),表面層相組成為α-Al固溶體、條狀及塊狀A(yù)l12W化合物和少量Al3Ni化合物,由于熔合不良等缺陷表面層的厚度變薄,導(dǎo)致表面層中化合物密度增加,顯微硬度均值約為鋁基體的7倍,耐磨性為鋁基體的2倍。當(dāng)預(yù)敷粉末為WC時(shí),表面層中強(qiáng)化相為Al4W化合物,表面層與鋁基體熔合不良,顯微硬度和耐磨性均提高不大。改變電流氬弧熔覆MoFe時(shí),研究表面層顯微組織與性能表明:100A-120A電流下,表面層相組成為白色塊狀A(yù)l2.72Fe0.28Mo、灰白色Al5Fe2及白色α-Al固溶體,表面層顯微硬度均值比鋁基體提高了26倍,耐磨性是鋁基體的4倍;140A-160A電流下,表面層相組成為灰白色條狀、塊狀及不規(guī)則形態(tài)Al4Mo、深灰色板條狀A(yù)l3Fe及α-Al固溶體,表面層顯微硬度均值比鋁基體提高了11倍,耐磨性比基體高3.5倍;180A-200A電流下,表面層相組成為灰白色塊狀及條狀A(yù)l5Mo,深灰色十角星形Al3Fe及α-Al固溶體,表面層顯微硬度均值比鋁基體略有提升。在160A熔覆電流下,當(dāng)預(yù)敷粉末為80wt.%Ni-20wt.%MoFe和60wt.%Ni-40wt.%MoFe時(shí),表面層相組成為黑藍(lán)色粒狀或條狀A(yù)l3Ni化合物、銹紅色條狀A(yù)l3Fe化合物、土黃色條狀或不規(guī)則狀A(yù)l5Mo化合物及α-Al固溶體;當(dāng)預(yù)敷粉末為MoFe時(shí),表面層相組成為條狀A(yù)l3Fe化合物、塊狀、條狀或不規(guī)則形態(tài)Al4Mo化合物及α-Al固溶體。這些表面層中化合物的尺寸較小且分布比較稀疏,表面層顯微硬度均值可達(dá)230-290HV,約為鋁基體的9-11倍,耐磨性提高了3.5倍。當(dāng)預(yù)敷粉末為Ni時(shí),表面層相組成為黑色Al3Ni和灰色Al3Ni2等軸晶、少量Ni顆粒及α-Al固溶體,表面層中化合物分布比較致密;當(dāng)預(yù)敷粉末為40wt.%Ni-60wt.%MoFe和20wt.%Ni-80wt.%MoFe時(shí),表面層相組成為具有規(guī)則形狀白色的Al2.72Fe0.28Mo化合物、土黃色不規(guī)則狀A(yù)l5Mo化合物、銹紅色板條狀A(yù)l3Fe化合物、少量黑藍(lán)色Al3Ni化合物及α-Al固溶體。這些化合物尺寸和密度較大,表面層顯微硬度均值可達(dá)330-470HV,約為鋁基體的12-18倍,耐磨性約提高了3.5倍。綜上所述,預(yù)敷粉末為20wt.%Ni-80wt.%MoFe時(shí),表面層組織最致密、化合物種類多、尺寸大,且與鋁基體有良好的冶金結(jié)合,獲得了顯微硬度均值高達(dá)470HV的表面層,耐磨性達(dá)到鋁基體的4倍,是顯微組織和性能均比較良好的表面層。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2291717