金属学及金属工艺论文_铸钢表面真空熔覆Ni+WC+

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 零件的几种失效形式

    1.2.1 磨损现象

    1.2.2 腐蚀现象

    1.2.3 疲劳现象

1.3 表面工程技术及其分类

    1.3.1 热喷涂技术

    1.3.2 激光熔覆技术

    1.3.3 堆焊

    1.3.4 真空熔结

1.4 国内外研究现状

    1.4.1 国外研究现状

    1.4.2 国内研究现状

1.5 课题研究意义及内容

    1.5.1 课题研究意义

    1.5.2 课题研究内容

第2章 实验材料及方法

2.1 概述

2.2 实验材料

    2.2.1 基体材料的选择

    2.2.2 熔覆层材料的选择

2.3 涂层制备流程

2.4 形貌组织与性能

    2.4.1 微观形貌观察与分析

    2.4.2 电化学腐蚀实验

    2.4.3 摩擦磨损实验

第3章 镍基复合熔覆层的微观组织及形成机制

3.1 概述

3.2 复合熔覆层Ni+WC+GO的相组成

3.3 复合熔覆层Ni+WC+GO的微观形貌

3.4 复合熔覆层Ni+WC+GO的形成过程

3.5 复合熔覆层Ni+WC+GO的形成机制

3.6 本章小结

第4章 镍基复合熔覆层的耐腐蚀性能

4.1 概述

4.2 WC含量对熔覆层耐蚀性能的影响

4.3 GO含量对熔覆层耐蚀性能的影响

    4.3.1 GO含量对熔覆层Ni+20%WC+GO耐蚀性能的影响

    4.3.2 GO含量对熔覆层Ni+30%WC+GO耐蚀性能的影响

4.4 复合熔覆层Ni+WC+GO的耐腐蚀机制

4.5 本章小结

第5章 镍基复合熔覆层的摩擦磨损性能

5.1 概述

5.2 WC含量对镍基复合熔覆层摩擦磨损性能的影响

    5.2.1 复合熔覆层Ni+WC的摩擦系数和磨损率

    5.2.2 复合熔覆层Ni+WC的磨损表面形态

5.3 复合熔覆层Ni+20%WC+GO的摩擦磨损性能

    5.3.1 复合熔覆层Ni+20%WC+GO的摩擦系数和磨损率

    5.3.2 复合熔覆层Ni+20%WC+GO的磨损表面形态

5.4 复合熔覆层Ni+30%WC+GO的摩擦磨损性能

    5.4.1 复合熔覆层Ni+30%WC+GO的摩擦系数和磨损率

    5.4.2 复合熔覆层Ni+30%WC+GO的磨损表面形态

5.5 复合熔覆层Ni+WC+GO的耐磨损机制

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

文章摘要:镍具有良好的力学、物理和化学性能,添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和某些物理性能,在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等领域,镍基合金都有广泛应用。在镍基合金中添加碳化钨（WC）和氧化石墨烯（GO）后,能改善单一合金的耐磨性和耐腐蚀性。本文采用真空熔覆技术在ZG45表面制备Ni+WC+GO复合熔覆层,对复合熔覆层组织及其形成机制进行了观察与分析,并对不同WC与GO含量的复合熔覆层摩擦磨损与腐蚀性能进行研究。实验结果表明:在ZG45表面制备了组织致密、与基体形成良好冶金熔合的Ni+WC+GO复合熔覆层;从复合熔覆层的表面至基体依次是复合层、过渡层、扩散熔合层和扩散影响层,熔覆层的主要组成相有Cr₇C₃、FeNi₃、WC、Cr₂₃C₆、Ni₃Si、C、Fe₇W₆、γ-Ni固溶体等,FeNi₃、Fe₇W₆主要分布在冶金熔合带,扩散影响区主要组织为珠光体;复合区的物相尺寸小于界面区的物相尺寸,熔覆层形成过程中复合区的金属颗粒变化先于界面区,不完全熔化的镍基合金颗粒表面会形成团簇物(Cr₇C₃\Cr₂₃C₆),随着保温时间延长而长大并逐渐变成针状物镶嵌在镍基固溶体中。镍基合金的耐蚀性明显优于ZG45,WC陶瓷增强相添加到镍基合金后,复合熔覆层的耐蚀性总体增强,当WC的添加量在20 wt.%左右时,熔覆层的耐蚀性能最佳,GO添加到Ni+20%WC复合熔覆层后,虽然熔覆层的自腐蚀电位略有降低但自腐蚀电流密度总体都降低,GO添加到Ni+30%WC复合熔覆层后,熔覆层的自腐蚀电位值先升高后降低,自腐蚀电流密度先升高后降低再升高,所有试样中自腐蚀电位值最高的是Ni+20%WC复合熔覆层,自腐蚀电流密度最低的是Ni+30%WC+0.4%GO复合熔覆层,通过对比所有熔覆层,最终耐蚀性最优的是Ni+20%WC+0.6%GO复合熔覆层,相比于基体该复合熔覆层的电流密度最低可降低84.2%。镍基合金中添加WC硬质相后增强了熔覆层的耐磨性,复合熔覆层的摩擦系数和磨损率随着WC含量的增加而降低,当WC的添加量在30 wt.%左右时熔覆层的耐磨性最佳,Ni+30%WC复合熔覆层添加不同含量的GO后,熔覆层的耐磨性进一步得到改善,随着GO添加量的增加,熔覆层的摩擦系数和磨损率均呈现出先降低后升高的趋势,GO添加量为0.4 wt.%左右时,熔覆层的摩擦系数和磨损率均是最低的,摩擦系数和磨损率与基体相比分别降低24.0%和63.6%,此时呈现出最好的润滑减磨效果。

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