目的研究Cu包SiC_p/Ni35激光熔覆層的顯微組織、物相及其在25℃和600℃下的摩擦機理。方法采用化學鍍的方法在SiC_p表面包覆一層Cu,并用激光熔覆的方法在H13鋼表面制備了Cu包SiC_p增強Ni35熔覆層。用XRD、OM、SEM和EDS對熔覆層的物相、組織和成分進行了分析,用顯微硬度計測試了熔覆層的顯微硬度,用高溫磨損試驗機測試了熔覆層在常溫、高溫下的耐磨性能。結(jié)果熔覆層由基相γ-Ni（Fe）固溶體、增強相M7C3以及硼化物、硅化物和石墨構成。熔覆層的顯微硬度和常溫摩擦性能較H13鋼顯著提高,而其高溫摩擦性能較H13鋼基體提高較少。結(jié)論 SiC_p化學包覆Cu能減緩激光熔覆過程中SiC_p的分解,但分解速度還是過快。常溫磨損時,高硬度碳化物和硅化物的覆層提高了材料的耐磨性能。高溫下模具鋼表面形成致密的氧化物薄膜,起到減磨降摩的作用,而高溫下覆層無法形成致密氧化膜,導致其耐磨性能弱于常溫。 

【文章來源】：表面技術. 2017,46(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

化學鍍銅包覆SiC粉體Fig.1Cu-coatedSiCppowderpreparedbyeletrolessplating:a)cross-sectionalmetallographicphase,b)surfaceSEMimage,c)EDSspectrum

本叮?mm；L為磨痕周長，mm；b為磨痕寬度，mm。采用X’pertPROMPD型X射線衍射儀對熔覆層及磨痕進行物相檢測，用AxioScopeA1（CarlZeiss）型光學顯微鏡對熔覆層及磨痕形貌進行觀察，并測量磨痕寬度b。用FEI場發(fā)射掃描電子顯微鏡對熔覆層及磨痕的微觀組織進行觀察，并用其附帶的能譜儀進行成分分析。用安佑特HV-1000型顯微硬度儀測試熔覆層表面、磨損后磨痕區(qū)和非磨痕區(qū)、熔覆層截面的硬度，載荷0.5kg，保壓時間10s，以相同間隔在表面上測5個點，取其平均值，壓痕間距保持0.1mm。2試驗結(jié)果與分析2.1熔覆層物相分析圖2為激光熔覆層的XRD圖譜。由圖可知，熔覆層的主要物相有5種，分別為γ-Ni(Fe)、鎳的硅化物（Ni31Si12）、M7C3型碳化物、鐵的硼化物（Fe2B）、鎳的硼化物（Ni2B）和銅的硅化物（Cu0.83Si0.17）。熔覆層中并沒有發(fā)現(xiàn)SiC，說明化學鍍銅沒能阻止SiC的分解。圖2熔覆層表面的XRD圖譜Fig.2XRDpatternofcladcoatingsurface2.2熔覆層顯微組織分析圖3為熔覆層的截面光學形貌。由圖3a可以觀察到熔覆層幾乎沒有氣孔和裂紋，熔覆層與基體間呈現(xiàn)白亮帶且不平直，這說明熔覆層與基體之間發(fā)生了元素擴散，使其呈現(xiàn)了冶金結(jié)合。圖3b顯示熔覆層中上部呈現(xiàn)等軸狀枝晶，且出現(xiàn)了球狀析出物。從熔覆層底部（圖3c）可以看出，在界面處存在白亮的平面晶，靠近平面晶處的為細小枝丫胞狀晶，再向外為雜亂大小不一的條狀和塊狀組織。圖4為高熔覆速度（4mm/s）下制備的Cu包SiCp+Ni35熔覆層的截面光學形貌。與圖3不同的是，有多個直徑約為40μm的球狀夾雜物出現(xiàn)在該熔覆層中，其尺寸、形貌及EDS結(jié)果（55.59%Si、44.41%C，原子數(shù)分數(shù)）表明其為未反應的SiC顆粒。高的熔覆速度雖然能獲得未完全反應?

截面的硬度，載荷0.5kg，保壓時間10s，以相同間隔在表面上測5個點，取其平均值，壓痕間距保持0.1mm。2試驗結(jié)果與分析2.1熔覆層物相分析圖2為激光熔覆層的XRD圖譜。由圖可知，熔覆層的主要物相有5種，分別為γ-Ni(Fe)、鎳的硅化物（Ni31Si12）、M7C3型碳化物、鐵的硼化物（Fe2B）、鎳的硼化物（Ni2B）和銅的硅化物（Cu0.83Si0.17）。熔覆層中并沒有發(fā)現(xiàn)SiC，說明化學鍍銅沒能阻止SiC的分解。圖2熔覆層表面的XRD圖譜Fig.2XRDpatternofcladcoatingsurface2.2熔覆層顯微組織分析圖3為熔覆層的截面光學形貌。由圖3a可以觀察到熔覆層幾乎沒有氣孔和裂紋，熔覆層與基體間呈現(xiàn)白亮帶且不平直，這說明熔覆層與基體之間發(fā)生了元素擴散，使其呈現(xiàn)了冶金結(jié)合。圖3b顯示熔覆層中上部呈現(xiàn)等軸狀枝晶，且出現(xiàn)了球狀析出物。從熔覆層底部（圖3c）可以看出，在界面處存在白亮的平面晶，靠近平面晶處的為細小枝丫胞狀晶，再向外為雜亂大小不一的條狀和塊狀組織。圖4為高熔覆速度（4mm/s）下制備的Cu包SiCp+Ni35熔覆層的截面光學形貌。與圖3不同的是，有多個直徑約為40μm的球狀夾雜物出現(xiàn)在該熔覆層中，其尺寸、形貌及EDS結(jié)果（55.59%Si、44.41%C，原子數(shù)分數(shù)）表明其為未反應的SiC顆粒。高的熔覆速度雖然能獲得未完全反應的SiC顆粒，但是熔覆層質(zhì)量欠佳。圖5為熔覆層中部的SEM及能譜結(jié)果。從圖5a中可以觀察到熔覆層中部的主要組織為深灰色條狀或塊狀組織1、灰色基相2和黑色球狀組織3。EDS能譜結(jié)果表明：條狀或塊狀組織1主要為富鉻型碳化物，對應XRD結(jié)果中的M7C3相；灰色基相2主要為Ni的固溶體，并且含有Si和Fe，對應XRD結(jié)果中的γ-Ni(Fe)和共晶硅化物Ni31Si12、Cu0.83Si0.1

【參考文獻】：
期刊論文
[1]等離子堆焊鎳包SiCp增強鈷基覆層的組織分析[J]. 潘成剛,肖琴,楊虎群,馬文超,常慶明,王華昌.  特種鑄造及有色合金. 2016(08)
[2]等離子堆焊鎳包碳化硅增強鎳基層的組織及磨損性能[J]. 周雪,何鵬,潘成剛,鄒雋,黃尚宇,胡建華,李友成,王華昌,程旭東.  材料保護. 2014(12)
[3]5CrNiMo 鋼在高溫磨損中的動態(tài)氧化行為[J]. 揭曉華,毛志遠.  浙江大學學報(自然科學版). 1998(06)

博士論文
[1]激光熔覆層裂紋控制方法與實踐[D]. 毛懷東.天津大學 2007



本文編號：3342233