【摘要】：為進一步提高WC-Ni硬質(zhì)合金的表面耐磨性,采用強流脈沖離子束(HIPIB)對其表面進行輻照處理。利用掃描電子顯微鏡、顯微硬度計和環(huán)-塊式摩擦磨損試驗機研究了HIPIB輻照WC-Ni硬質(zhì)合金的微觀組織、硬度分布和摩擦磨損性能。結(jié)果表明:HIPIB輻照WC-Ni硬質(zhì)合金表面發(fā)生快速重熔與燒蝕,組織顯著細化、致密化;隨著束流密度和輻照次數(shù)的增加,熔層厚度與硬化層深度增加、摩擦因數(shù)和磨損率降低,束流密度300A/cm~2輻照10次,熔層厚度約4μm,硬化層深度可達160μm,摩擦因數(shù)和磨損率分別降低45%和70%。輻照硬質(zhì)合金表面重熔層的磨損主要表現(xiàn)為以均勻微觀切削為主的磨粒磨損,近表層沖擊硬化區(qū)的磨損仍以Ni粘結(jié)相的微觀磨損和WC晶粒脫落為主,但輻照應(yīng)力波的長程硬化作用使硬質(zhì)合金中WC晶粒與Ni粘結(jié)相之間的結(jié)合力增強以及Ni粘結(jié)相自身強化有效抑制了這類磨損。
【圖文】：

硬質(zhì)合金的表面狀態(tài)相關(guān)，一方面ＨＩＰＩＢ輻照的熱沖擊使硬質(zhì)合金表面形成峰谷起伏燒蝕重熔形貌，且起伏程度隨束流密度和輻照次數(shù)增加，使實際摩擦接觸面積減��；另一方面，ＨＩＰＩＢ輻照的熱沖擊使硬質(zhì)合金表層長程硬化，硬化層可減輕磨損過程中的粘著磨損，良好支撐磨損載荷，降低摩擦因數(shù)［１１］。Ｕｇｌｏｖ等［９］采用強流脈沖電子束處理ＷＣ－１５ＴｉＣ－６Ｃｏ硬質(zhì)合金發(fā)現(xiàn)，輻照可使硬質(zhì)合金的摩擦因數(shù)顯著降低，且隨能量密度增加而降低，這源于輻照改性層硬度的增加。圖３ＨＩＰＩＢ輻照ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金摩擦因數(shù)與束流密度和輻照次數(shù)的關(guān)系Ｆｉｇ．３ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＨＩＰＩＢｉｒｒａｄｉａｔｅｄＷＣ－Ｎｉｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗｉｔｈｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎ－ｓｉｔｙａｎｄｓｈｏｔｎｕｍｂｅｒｓ圖４為載荷９８Ｎ、滑動速度０．４７ｍ／ｓ干摩擦條件下ＨＩＰＩＢ輻照ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金的磨損率與束流密度和輻照次數(shù)的關(guān)系曲線�？梢钥闯�，原始硬質(zhì)合金試樣的平均磨損率約為１．２×１０－６ｍｍ３／Ｎｍ，ＨＩＰＩＢ輻照可顯著提高ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金的耐磨性，輻照硬質(zhì)合金的磨損率隨束流密度的增加而減小，３００Ａ／ｃｍ２輻照磨損率可降低至３．６×１０－７ｍｍ３／Ｎｍ，，降低約７０％；輻照次數(shù)對硬質(zhì)合金磨損率的影響與束流密度相似，輻照硬質(zhì)合金的磨損率隨輻照次數(shù)的增加而顯著降低。測量磨損試樣的磨痕深度發(fā)現(xiàn)，摩擦圖４ＨＩＰＩＢ輻照ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金的磨損率與束流密度和輻照次數(shù)的關(guān)

照ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金的磨損率與束流密度和輻照次數(shù)的關(guān)系曲線。可以看出，原始硬質(zhì)合金試樣的平均磨損率約為１．２×１０－６ｍｍ３／Ｎｍ，ＨＩＰＩＢ輻照可顯著提高ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金的耐磨性，輻照硬質(zhì)合金的磨損率隨束流密度的增加而減小，３００Ａ／ｃｍ２輻照磨損率可降低至３．６×１０－７ｍｍ３／Ｎｍ，降低約７０％；輻照次數(shù)對硬質(zhì)合金磨損率的影響與束流密度相似，輻照硬質(zhì)合金的磨損率隨輻照次數(shù)的增加而顯著降低。測量磨損試樣的磨痕深度發(fā)現(xiàn)，摩擦圖４ＨＩＰＩＢ輻照ＷＣ－Ｎｉ硬質(zhì)合金的磨損率與束流密度和輻照次數(shù)的關(guān)系Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃｗｅａｒｒａｔｅｏｆｔｈｅＨＩＰＩＢｉｒｒａｄｉａｔｅｄＷＣ－Ｎｉｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗｉｔｈｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎ－ｓｉｔｙａｎｄｓｈｏｔｎｕｍｂｅｒｓ９９

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