论文部分内容阅读
通过真空钎焊技术,以柔性金属布形式制备的WC-NiCrBSi合金涂层具有许多优点,例如涂层内部致密,无裂纹、气孔现象;涂层与基体是冶金结合,结合强度高;真空氛围,无氧化、脱碳等污染杂质出现;涂层表面光洁,能应用于各种曲面结构的改性等。陶瓷/金属梯度材料因其一侧具有陶瓷材料的耐磨损、硬度高、耐高温性能,另一侧具有金属材料韧性高、强度高的优点。因此将钎焊技术和陶瓷梯度材料的结合会有重大应用价值。本文在真空钎焊工艺下制备了梯度WC陶瓷增强的NiCrBSi合金涂层,主要的研究内容和结果如下:对WC柔性金属布的成型配比进行了实验,研究发现,mWC:mP7FE在10-150范围内能够成型,当质量比小于10时,得到的金属布弹性低,质量比大于150时,金属布强度低易烂掉;对质量比在10-60范围内经过四次折叠辊压后的金属布进行了拉伸性能测试,研究发现随着质量比的增加断裂应变增加,质量比大于50后,断裂应变减小。进行了不同钎焊温度和保温时间下均匀WC增强的NiCrBSi合金涂层的拉伸性能和磨损性能测试,为制备梯度涂层做工艺参数方面的准备。研究发现,当保温时间为15min,钎焊温度在1000-1100℃范围变化时,在1080℃时磨损损失量最小为11.1mg;当钎焊温度为1080℃,保温时间在5-30min范围时,随着温度的增加拉伸性能逐渐升高加后降低,在保温时间为10℃时,涂层结合强度最高为230MPa。通过调整金属布中WC颗粒和NiCrBSi合金粉体积比,使不同层金属布中的合金粉体积比呈梯度变化,通过大量的实验和钎焊工艺参数的优化,得到四种不同梯度斜率的梯度WC增强NiCrBSi合金涂层。对四种不同梯度斜率的涂层试样进行了磨损性能的测试,研究了涂层梯度形式对涂层微观形貌、硬度和摩擦磨损性能的影响。随着涂层梯度斜率的增加,涂层的耐磨性能增加。当涂层梯度斜率较小时涂层的磨损损失失效机制为磨料磨损,当梯度斜率较大时为疲劳磨损失效。对四种不同梯度斜率的涂层和涂层/基体试样进行拉伸性能的实验,研究涂层的断裂机理。通过原位拉伸观察涂层/基体试样涂层表面裂纹从萌生到完全贯穿的全过程,发现裂纹萌生于WC颗粒及其附近应力集中的地方。随着涂层梯度斜率增加,涂层/基体断裂应变增加,贯穿裂纹数量略有增加;涂层断裂应变减小,能承受的拉伸强度减小,涂层为脆性断裂。