本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)流脈沖碳?xì)潆x子束輻照WC-Ni硬質(zhì)合金涂層表面改性研究

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【摘要】：分別在TEMP-6型和TEMP-4M型強(qiáng)流脈沖離子束(HIPIB)裝置上開展強(qiáng)流脈沖離子束輻照超音速火焰噴涂(HVOF) WC-Ni硬質(zhì)合金涂層的表面改性實(shí)驗(yàn),研究了不同成分離子束輻照WC-Ni硬質(zhì)合金涂層形貌特征、相結(jié)構(gòu)、表面顯微硬度及硬度深度分布的變化規(guī)律,探討了HIPIB輻照WC-Ni硬質(zhì)合金涂層的表面改性機(jī)制。采用束流密度200 A/cm2、脈沖寬度70 ns、離子束成分30%碳離子和70%氫離子的混合離子束對WC-10Ni和WC-12Ni硬質(zhì)合金涂層進(jìn)行1-10次輻照。多次HIPIB輻照使硬質(zhì)合金涂層表面出現(xiàn)大量丘狀凸起,并相連成條狀,涂層表面粗糙度Ra值顯著增大：WC-10Ni和WC-12Ni涂層表面粗糙度分別由原始的0.637μm和0.019μm增加到2.443μm和0.150μm。隨著輻照次數(shù)的增加,硬質(zhì)合金涂層表面WC硬質(zhì)相發(fā)生反復(fù)重熔、Ni粘結(jié)相發(fā)生選擇性燒蝕,HVOF涂層制備工藝下殘留的微孔得到焊合,微區(qū)范圍內(nèi)光滑致密化,重熔層深度增加,10次輻照后,兩者的重熔層深度分別達(dá)到3-4μm。HIPIB輻照使硬質(zhì)合金涂層表層發(fā)生六方相a-WC向立方相β-WC1-x轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變量隨輻照次數(shù)增加而變大。WC-10Ni和WC-12Ni硬質(zhì)合金涂層表面硬度隨輻照次數(shù)的增加分別呈現(xiàn)出“先增加-后減小”和“先增加-后不變-再增加”的變化規(guī)律,10次輻照后,表面硬度分別由原始試樣的10.4 GPa和10.5 GPa分別提高至14.6 GPa和13.3 GPa。HIPIB輻照在硬質(zhì)合金涂層表面形成重熔層,并在遠(yuǎn)大于離子射程范圍內(nèi)產(chǎn)生“長程硬化”效應(yīng),硬化層深度均隨輻照次數(shù)的增加而增大,10次輻照后,WC-10Ni和WC-12Ni涂層的硬化層深度分別達(dá)到140μm和90μm。采用離子束成分85%碳離子和15%氫離子、束流密度200 A/cm2、脈沖寬度100 ns、離子束1-10次輻照WC-12Ni硬質(zhì)合金涂層。多次HIPIB輻照在WC-12Ni硬質(zhì)合金涂層表面形成燒蝕坑和網(wǎng)狀微裂紋的表面形貌,涂層表面粗糙度Ra值呈現(xiàn)出“先增加-后減小”的變化規(guī)律：1次輻照后涂層表面粗糙度由原始試樣的0.021μm增加到0.164μm,5次和10次輻照后依次減小至0.118μm和0.111μm。涂層表層也發(fā)生六方相a-WC向立方相β-WC1-x轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變量隨輻照次數(shù)增加而增大。涂層表面硬度隨輻照次數(shù)而增加,10次輻照后,涂層表面硬度由原始試樣的10.5 GPa增加至14.1 GPa。5次和10次輻照后WC-12Ni硬質(zhì)合金涂層表層硬度隨涂層深度變化出現(xiàn)“雙峰結(jié)構(gòu)”現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：強(qiáng)流脈沖離子束 超音速火焰噴涂 WC-Ni硬質(zhì)合金涂層 輻照 表面改性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 硬質(zhì)合金9-13
• 1.1.1 硬質(zhì)合金的發(fā)展9-10
• 1.1.2 硬質(zhì)合金表面改性10-13
• 1.2 超音速火焰噴涂13-14
• 1.3 強(qiáng)流脈沖離子束14-19
• 1.3.1 強(qiáng)流脈沖離子束的技術(shù)原理15
• 1.3.2 強(qiáng)流脈沖離子束與固體材料的交互作用15-17
• 1.3.3 強(qiáng)流脈沖離子束技術(shù)在硬質(zhì)合金表面改性中的應(yīng)用17-19
• 1.4 本論文研究目的與內(nèi)容19-21
• 1.4.1 研究目的19-20
• 1.4.2 研究內(nèi)容20-21
• 2 實(shí)驗(yàn)材料、工藝及分析方法21-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料21-22
• 2.2 硬質(zhì)合金涂層的制備22
• 2.3 強(qiáng)流脈沖離子束輻照工藝22-27
• 2.3.1 單極脈沖模式外磁絕緣離子源輻照工藝23-25
• 2.3.2 雙極脈沖模式自磁絕緣離子源輻照工藝25-27
• 2.4 分析方法27-28
• 3 外磁絕緣離子源輻照硬質(zhì)合金涂層表面特性28-42
• 3.1 形貌特征28-34
• 3.1.1 表面形貌28-32
• 3.1.2 橫截面形貌32-34
• 3.2 相結(jié)構(gòu)34-37
• 3.3 顯微硬度37-39
• 3.4 討論39-42
• 4 自磁絕緣離子源輻照硬質(zhì)合金涂層表面特性42-51
• 4.1 形貌特征42-45
• 4.1.1 表面形貌42-44
• 4.1.2 橫截面形貌44-45
• 4.2 相結(jié)構(gòu)45-47
• 4.3 顯微硬度47-49
• 4.4 討論49-51
• 結(jié)論51-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況58-59
• 致謝59-60

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 余米香;范洪遠(yuǎn);熊計;;離子注入在硬質(zhì)合金刀具中的應(yīng)用[J];工具技術(shù);2008年06期

2 王志平,霍樹斌,劉瑾;超音速火焰噴涂(HVOF)技術(shù)的發(fā)展與工藝特點(diǎn)[J];焊接;2000年06期

3 王寶友,崔麗華;涂層刀具的涂層材料、涂層方法及發(fā)展方向[J];機(jī)械;2002年04期

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本文編號：866583