本文關鍵詞：硼、釩元素及氬弧工藝參數(shù)對WCp復合涂層組織性能的影響

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【摘要】：在我國的工業(yè)領域中,幾乎每種機械以及它的零部件都存在相應的磨損問題,給我國經(jīng)濟帶來嚴重損失。采用堆焊方法堆焊高硬度和高耐磨性復合涂層,已經(jīng)成為了修復零件的重要途徑。碳化鎢作為常用耐磨涂層增強相,研究合金元素及焊接工藝參數(shù)對WC涂層組織和性能的影響具有重要的意義。本文采用氬弧熔覆技術,在Q235低碳鋼上制作熔覆復合涂層,探索了不同硼鐵含量、釩鐵含量和氬弧的工藝參數(shù)對碳化鎢涂層組織和性能的影響規(guī)律。首先,研究了硼鐵的添加量與涂層組織及性能之間的關系。研究結果表明,硼鐵的加入抑制了WC的原位生成,涂層中塊狀WC顆粒不斷減少,M7C3組織不斷增加,加入的硼元素同鐵鎳發(fā)生反應生成了Ni3B和Fe2B二元共晶物質。當硼鐵含量由0增加到10%時,熔覆層宏觀硬度由32HRC快速增加到54HRC,而當含量超過20%,硬度變化總體不大,硬度值在60HRC左右。在硼鐵為20%時,涂層沿截面方向顯微硬度最高值可達1578.1HV0.2,相對耐磨性是基體23.5倍,表現(xiàn)出了良好的抗磨損能力。其次,還探索了釩鐵的因素對涂層組織以及其力學性能的影響,結果發(fā)現(xiàn),釩鐵的含量對堆焊層中組織的種類、數(shù)量、大小及堆焊層性能都有著重要影響。不加釩鐵時,熔覆層中的相成分為WC、Fe3W3C、Fe7C3及鐵基體,加入釩鐵后,涂層中生成了WC1-x及VC硬質顆粒。隨著釩鐵的增多,WC顆粒數(shù)量不斷減少,顆粒狀WC1-x-VC復合碳化物則不斷增多,釩鐵含量超過10%以后,塊狀WC消失,顆粒WC1-x、VC組織則變成梅花形、團形及短桿形。性能方面,試樣表層的宏觀硬度值出現(xiàn)了上升、下降及再上升的變化規(guī)律。當釩鐵添加量在25%左右時,熔覆層沿截面的微觀硬度均值是1600HV0.2,相對磨損值約是基體的1/26。最后,本文還探索了工藝參數(shù)對涂層的影響,結果指出,隨著電流增大,涂層熱輸入相應增大,稀釋率增加,因此過大電流不利于硬度的提高,電流在130A-150A時可獲得質量好的涂層;單層熔覆時,成形好,但稀釋率大,多層熔覆時,宏觀硬度有所上升;而隨著預制塊厚度的增加,成形變差,表層硬度先增加后減小,當厚度控制在2.0mm左右時,堆焊層成形和性能可達到較好綜合值。
【關鍵詞】：復合涂層 碳化鎢 工藝參數(shù) 組織性能
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 金屬基復合材料概述與分類10-12
• 1.2.1 金屬基復合材料概述10-11
• 1.2.2 金屬基復合材料的分類11-12
• 1.3 顆粒增強金屬基復合材料制備技術12-15
• 1.3.1 原位生成復合材料制備技術12-15
• 1.3.2 強制加入復合材料的制備技術15
• 1.4 鎢極氬弧堆焊技術15-18
• 1.4.1 鎢極氬弧堆焊的原理16
• 1.4.2 鎢極氬弧堆焊的特點16-17
• 1.4.3 鎢極氬弧堆焊的應用現(xiàn)狀17-18
• 1.5 研究的意義和主要內(nèi)容18-19
• 1.5.1 研究的意義18
• 1.5.2 研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 實驗材料及方法19-24
• 2.1 實驗材料19
• 2.1.1 基體材料19
• 2.1.2 熔覆材料19
• 2.2 熔覆涂層的制備19-21
• 2.2.1 熔覆材料的配比19-20
• 2.2.2 熔覆材料的制備20-21
• 2.2.3 氬弧熔覆層的制備21
• 2.3 熔覆層的顯微組織及相表征21-22
• 2.4 熔覆層的硬度及耐磨性能測試22-24
• 2.4.1 熔覆層的硬度22
• 2.4.2 熔覆層的耐磨性能測試22-24
• 第3章 硼鐵對氬弧堆焊WC復合涂層組織性能的影響24-35
• 3.1 硼鐵含量的變化對復合涂層組織的影響24-27
• 3.1.1 硼鐵含量的變化對復合涂層相影響24-25
• 3.1.2 硼鐵含量的變化對復合涂層顯微組織影響25-27
• 3.2 硼鐵含量的變化對復合涂層硬度和耐磨性的影響27-30
• 3.2.1 硼鐵含量對復合涂層宏觀硬度的影響27-28
• 3.2.2 硼鐵含量對復合涂層磨損性能影響28-30
• 3.3 典型氬弧熔覆B-W-C復合涂層組織與性能30-33
• 3.3.1 P5復合涂層的相組成分析30
• 3.3.2 P5復合涂層的顯微組織分析30-32
• 3.3.3 P5復合涂層的顯微硬度及耐磨性32-33
• 3.4 本章小結33-35
• 第4章 釩鐵對氬弧堆焊WC復合涂層組織性能的影響35-50
• 4.1 高溫反應的熱力學分析35-36
• 4.2 釩鐵含量的變化對復合涂層組織的影響36-42
• 4.2.1 釩鐵含量的變化對復合涂層相影響36-37
• 4.2.2 釩鐵含量的變化對復合涂層顯微組織的影響37-42
• 4.3 釩鐵含量的變化對復合涂層硬度和耐磨性影響42-44
• 4.3.1 釩鐵含量的變化對復合涂層宏觀硬度影響42-43
• 4.3.2 釩鐵含量的變化對復合涂層磨損性能影響43-44
• 4.4 典型氬弧熔覆V-W-C復合涂層組織與性能44-49
• 4.4.1 F6涂層的相組成分析45
• 4.4.2 F6涂層的顯微組織分析45-47
• 4.4.3 F6涂層的顯微硬度及耐磨性分析47-49
• 4.5 本章小結49-50
• 第5章 氬弧熔覆工藝參數(shù)對復合涂層質量的影響50-59
• 5.1 熔覆電流大小對復合涂層質量的影響50-53
• 5.1.1 熔覆電流大小對復合涂層表面成形的影響50-51
• 5.1.2 熔覆電流大小對復合涂層組織的影響51-52
• 5.1.3 熔覆電流大小對復合涂層硬度的影響52-53
• 5.2 堆焊層數(shù)對復合涂層質量的影響53-55
• 5.2.1 堆焊層數(shù)對復合涂層表面成形的影響53-54
• 5.2.2 堆焊層數(shù)對復合涂層組織的影響54-55
• 5.2.3 堆焊層數(shù)對復合涂層硬度的影響55
• 5.3 預制涂塊厚度對復合涂層質量的影響55-58
• 5.3.1 預制涂塊厚度對復合涂層表面成形的影響55-56
• 5.3.2 預制涂塊厚度對復合涂層組織的影響56-57
• 5.3.3 預制涂塊厚度對復合涂層硬度的影響57-58
• 5.4 本章小結58-59
• 第6章 結論與展望59-61
• 6.1 結論59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻61-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士期間參與項目及科研成果65

【共引文獻】

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本文編號：985867