微/納米WC復合涂層析出相對硬度和耐磨性的影響

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摩擦磨損是自然界中相對運動表面存在的一種廣泛的現象。摩擦磨損不僅造成材料損耗，而且造成能源的浪費，因為摩擦過程中所做的功90%以上以熱的形式損耗掉。如果材料在磨損過程中能利用它產生的摩擦熱，材料由于溫度的升高發生相變或者析出，而這些組織變化必然對材料的磨損性能有所影響。本文利用激光熔覆高溫熔化和快速凝固的特性，激光產生的高溫，必然使得微/納米陶瓷相WC粉末大部分融解于熔池中；快速凝固使得熔池凝固時這些熔化的陶瓷相成分不能及時析出而固溶在熔覆涂層的粘結合金中，使之處于過飽和狀態，而使熔覆涂層中含有眾多的亞穩相。這種亞穩態涂層受到外界驅動力，如摩擦熱和摩擦力作用時，涂層有可能通過發生相變和析出向穩態轉變，從而達到系統平衡。本文在此基礎上進一步研究了涂層的這種析出和相變對其硬度和磨損性能的影響。

實驗所用試樣塊尺寸為15mm×12mm×10mm，材料為45鋼；粘結金屬為自熔合金粉末Ni60B，顆粒尺寸為20～45μm；微米級碳化鎢顆粒為YF112型號12%Co-WC，顆粒尺寸為10～50μm；選用S7412型號12%Co～WC作為納米級碳化鎢顆粒，晶粒粒徑(平均)50～500nm。

研究結果表明，磨損面產生的析出相形貌為近似于球狀的白色小顆粒，粒度在數十到幾百納米之間。同種成分涂層比較，析出相能夠提高涂層的硬度和改善涂層的磨損性能。不同成分涂層比較，析出相對涂層磨損性能的作用不如原始碳化鎢顆粒尺寸大小起到的作用大，WCmn涂層的磨損性能最佳。

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