不同颗粒粒度表面复合材料的耐冲蚀磨损性能

采用负压铸渗工艺制备了WC／铁基表面复合材料，研究了不同颗粒粒度的复合材料的抗冲蚀磨损性能，并分析了磨损机理。结果表明，铸渗法制备的WC／铁基表面复合材料具有良好的抗冲蚀磨损性能，当颗粒粒度为40～60目，体积分数为30％时，其抗冲蚀磨损性能是高铬铸铁(Cr15Mo3)的3．2倍。当颗粒粒度适当(40～60目)时，颗粒对基体的“钉扎”作用强，不易脱落，颗粒间隙小，能有效保护基体，复合材料的抗冲蚀磨损性能较好．     

不同磨料粒度下WC体积分数对铁基表面复合材料磨损性能的影响

用负压铸渗工艺制备了WC/HT300基表面复合材料,研究了WC体积分数和冲蚀磨损浆料中的颗粒粒度对复合材料的抗冲蚀磨损性能的影响。对于同一种WC颗粒体积分数的复合材料,当浆料中的石英砂粒度大时,复合材料的体积磨损率较大,抗冲蚀磨损性能降低。WC体积分数为27%和36%的表面复合材料具有比其他WC体积分数复合材料优越的耐磨损性能;在磨料粒度为40~70目的工况下,WC体积分数为36%的复合材料,具有比体积分数为27%的复合材料优越的耐磨性能;但在磨料粒度增大到20~40目时,WC体积分数为27%的复合材料,具有比WC体积分数为36%的复合材料优越的耐磨损性能。     

冲击角度对WC/铁基表面复合材料冲蚀磨损性能的影响

采用负压铸渗工艺制备了颗粒体积分数为30%左右的WC/铁基表面复合材料,研究了不同冲击角度对复合材料冲蚀磨损性能的影响.结果表明,复合材料的体积磨损率随冲击角α的增大先增大,然后减小,最后又不断增大,分别在50°和70°处出现波峰和波谷.冲蚀浆料中固体粒子对试样表面的作用可以分解为平行于试样表面的切削作用和垂直于试样表面的冲击作用,其相互协同作用影响了复合材料冲蚀磨损性能.随着冲击角的变化,切削作用和冲击作用对基体对颗粒的支撑效应和颗粒对基体的阴影效应产生了很大的影响,从而影响了复合材料的冲蚀磨损性能.     

Cr的添加对WC_p/铁基表层复合材料三体磨料磨损性能的影响

采用真空实型铸渗(V-EPC)工艺制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料,观察并研究其基体组织和抗三体磨料磨损性能。结果表明,基体组织的变化对复合材料的磨损性能产生显著的影响,随着Cr含量的增大,复合材料基体组织中的碳化物含量增加,形貌由长条状向块状转变。而复合材料的三体磨料磨损性能随着Cr含量的增大呈增加趋势,与未添加Cr的表层复合材料相比,当基体中Cr含量为27.4%时,表层复合材料的三体磨料磨损性能提高了40.6%。Cr的添加可提高WC p/铁基表层复合材料三体磨料磨损性能的机制为双"阴影效应"和"支撑效应"的协同作用。     

铸造WC/Ni基合金复合材料二体磨料磨损性能的研究

用真空热压液相烧结技术制备铸造WC／Ni基合金复合材料。研究了铸造WC的颗粒尺寸及体积分数对复合材料的二体磨料磨损性能的影响，并将它与高铬铸铁(Cr28)相比较。结果表明：随着铸造碳化钨颗粒尺寸和体积分数的增大，复合材料的耐磨性提高，且远高于高铬铸铁。     

WC定位增强高铬铸铁复合材料的研究

采用粉末冶金技术与铸造技术相结合的方法,成功制备了原位合成的碳化钨颗粒定位增强高铬铸铁基复合材料,应用金相显微镜、XRD、EDS、SEM等研究了复合材料的组织、界面及抗三体磨损性能。研究结果表明:复合材料由WC颗粒、M7C3碳化物、马氏体及残余奥氏体组成,采用原位生成的碳化钨粒径为1～3μm,体积分数可达60%,碳化钨与基体的界面结合情况良好,复合材料的抗磨损性能是高铬铸铁的1.74倍。     

铁基颗粒复合材料的组织与抗冲蚀性能

采用产型负压铸造法制备出铁基颗粒复合材料,分析了复合层的微观组织,研究了其显微硬度分布,测定了复合层的抗冲蚀性能。研究结果表明,铁基颗粒复合材料具有较高的硬度,良好的抗冲蚀性能,明显改善了基体材料的性能。     

V-EPC铸渗法制备铁基表面复合材料的组织及性能

以HT300为基体,以WC颗粒作为增强颗粒,通过V-EPC铸渗工艺制备出较为理想的铁基表面复合材料,复合层厚度为3mm左右,WC颗粒分布均匀,无聚集成团现象,每个WC颗粒周围充满了基体,呈冶金结合,其硬度从复合层到基体先升高后降低,复合层平均硬度比HT300提高了4倍以上.结合组织和物相测试得出复合层组织由WC、W2C硬质相,屈氏体基体,M7C3、M23C6、M6C、M12C等碳化物组成.磨损试验结果表明,复合材料的三体磨料磨损性能与高铬铸铁相比有明显地提高,最高可以提高到5.2倍.     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为北大核心CSCD

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

渣浆泵用WC/铁基表面复合材料的研究

针对承受严重冲蚀磨损的渣浆泵过流件，采用型负压铸渗工艺制备了WC／铸铁基表面复合材料，分析了复合层的微观组织，检测了复合材料的冲蚀磨损性能，并用于渣浆泵过流件受磨损面的局部复合，结果表明，WC／灰铸铁基表面复合材料具有良好的微观组织结构和优异的抗冲蚀磨损性能，抗冲蚀磨损性是Cr15Mo3高铬铸铁的2．7倍，砂芯负压铸渗工艺可进行大面积异型曲面的复合。     

An Experimental Study on Slurry Erosion Resistance of Single and Multilayered Deposits of Ni-WC Produced by Laser-Based Powder Deposition Process

Single and multilayered deposits containing different mass fractions of tungsten carbide (WC) in nickel (Ni)-matrix (NT-20, NT-60, NT-80) are deposited on a AISI 4140 steel substrate using a laser-based powder deposition process. The transverse cross section of the coupons reveals that the higher the mass fraction of WC in Ni-matrix leads to a more uniform distribution through Ni-matrix. The slurry erosion resistance of the fabricated coupons is tested at three different impingement angles using an abrasive water jet cutting machine, which is quantified based on the erosion rate. The top layer of a multilayered deposit (i.e., NT-60 in a two-layer NT-60 over NT-20 deposit) exhibits better erosion resistance at all three tested impingement angles when compared to a single-layer (NT-60) deposit. A definite increase in the erosion resistance is noted with an addition of nano-size WC particles. The relationship between the different mass fractions of reinforcement (WC) in the deposited composite material (Ni-WC) and their corresponding matrix (Ni) hardness on the erosion rate is studied. The eroded surface is analyzed in the light of a three-dimensional (3-D) profilometer and a scanning electron microscope (SEM). The results show that a volume fraction of approximately 62% of WC with a Ni-matrix hardness of 540 HV resulting in the gouging out of WC from the Ni-matrix by the action of slurry. It is concluded that the slurry erosion resistance of the AISI 4140 steel can be significantly enhanced by introducing single and multilayered deposits of Ni-WC composite material fabricated by the laser-based powder deposition process.     

Fabrication of WC/Fe composite coating by centrifugal casting plus in-situ synthesis techniques

Using tungsten wires as a reactive source, an iron-based composite coating, reinforced by tungsten carbide (WC) particles, with a thickness of 3.0 mm, was fabricated on the surface of a gray cast iron substrate by centrifugal casting plus in-situ synthesis techniques. With the help of differential thermal analysis (DTA), an appropriate pouring temperature of the gray cast iron molten was determined to be 1300 °C. The experimental results show that the composite coating is dense and consists mainly of primary WC carbides, fine secondly WC carbides as the reinforcing phases and pearlite accompanied by negligible graphite flakes as the matrix. Wear resistance of the composite coating was determined with a pin-on-disc wear test technique, indicating that the composite coating, containing high volume fraction of hard WC carbides, present good wear resistance property compared with the un-reinforced gray cast iron, regardless of load level. Additionally, according to the Fe-W-C ternary phase, reaction paths between tungsten wires and molten, and in-situ synthesis of WC particles, were investigated.     

颗粒增强金属基复合材料耐浆料冲蚀磨损性能的研究

通过在碳化钨颗粒中加高碳铬铁颗粒的方式及负压铸渗方法,获得了碳化钨陶瓷颗粒体积分数不同的复合材料,考察了体积分数对在浆料冲蚀磨损条件下复合材料耐磨性的影响,结果表明,通过加高碳铬铁的方式,可使复合材料中的碳化钨颗粒体积分数从23%到56%之间变化,以51%的复合材料耐磨性最好,为镍硬1号的3.13倍。     

预置法对V-EPC铸渗制备复合材料组织和质量的影响

通过涂覆预制块法和压制预制块法两种预置体的预置方法,利用V-EPC铸渗工艺制备了WC增强铁基表面复合材料,着重研究了两种预置法对复合材料的表面质量和组织的影响。结果表明,压制法制备的复合材料表面质量较涂覆法好,复合层厚度均为3 mm左右,表面较平整,复合位置对铸渗件表面质量影响不大,且随着WC颗粒体积分数的增加,复合材料铸件的铸渗层表面质量呈下降趋势。对显微组织的研究表明,两种方法制备的复合材料过渡层都较平缓,在压制法制备的复合材料靠近复合层处的过渡层组织中没有石墨出现。压制法制备的复合材料复合层中WC的分布较涂覆法均匀,WC颗粒体积分数较高,WC的大小不一,一些WC颗粒产生裂纹、破碎和搭接现象,随着WC颗粒体积分数的增加,WC颗粒将变均匀。     

WC颗粒增强铜基合金覆层用钎料的研究

研制了一种新型钢用WC颗粒增强铜基合金覆层用的CuMnNiCr多元铜基钎料,对该钎料的熔化特性、钎料组织、钎焊工艺及力学性能进行了研究,并通过优化的钎焊表面合金化工艺,在普通铸钢件表层制得了WC颗粒增强铜基合金耐磨覆层.研究结果表明,与普通的CuZnNi、CuMnNi合金钎料及NiCrBSi高温自熔合金钎料比较,CuMnNiCr多元合金钎料由于多种强化机制而具有优良的综合力学性能.此外,该钎料还具有优异的钎焊冶金特性、致密的冶金结合界面以及较高的界面结合强度.使用该钎料制备的复合覆层具有良好的综合性能.SEM,EDS及XRD分析表明:该复合覆层与钢母体结合牢固;覆层内合金基体与WC颗粒形成了冶金结合,WC的体积分数可达54%,复合覆层组织由α-Cu固溶体基体、α-Cr与MnNi弥散硬化相及WC硬质相组成.磨损实验证明,该覆层的耐磨性远优于30MnSiTi马氏体低合金钢.     

Erosion resistance of laser clad Ti-6Al-4V/WC composite for waterjet tooling

In waterjet operations, milled surfaces are left with some undesirable dimensional artefacts, thus the use of abrasion resistant mask has been proposed to improve the surface quality of machined components. In this study, the erosion performance of laser clad Ti-6Al-4V/WC composite coating subjected to plain water jet (PWJ) and abrasive water jet (AWJ) impacts to evaluate its potentials for use as waterjet impact resistant mask material and coating on components was investigated. Results showed that composite with 76 wt.% WC composition subjected to PWJ and AWJ impacts offered resistance to erosion up to 13 and 8 times that of wrought Ti-6Al-4V respectively. Scanning electron microscopy (SEM) examination of the eroded composite surfaces showed that the erosion mechanism under PWJ impacts is based on the formation of erosion pits, tunnels and deep cavities especially in the interface between the WC particles and the composite matrix owing to lateral outflow jetting and hydraulic penetration. Composite suffered ploughing of the composite matrix, lateral cracking and chipping of embedded WC particles and WC pull-out under AWJ impacts. The composite performance is attributed to the embedded WC particles and the uniformly distributed nano-sized reaction products (TiC and W) reinforcing the ductile β-Ti composite matrix, with its mean hardness enhanced to 6.1 GPa. The capability of the Ti-6Al-4V/WC composite coating was demonstrated by effective replication of a pattern on a composite mask to an aluminium plate subjected to selective milling by PWJ with an overall depth of 344 μm. Thus, composite cladding for tooling purpose would make it possible to enhance the lifetime of jigs and fixtures and promote rapid machining using the water jet technique.     

WC颗粒／高铬铸铁表面复合材料的应用研究

利用涂覆铸造技术,在灰铸铁表面以WC颗粒增强相／高铬铸铁复合制成耐磨衬板,与球墨铸铁、中锰耐磨铸铁对比试验和装机运行表明,复合材料的耐磨性有较大幅度的提高。在复杂的服役条件下,复合材料衬板的耐磨性具有良好的组织基础,制作工艺简单,有实际应用价值。     

WC颗粒/高铬铸铁表面复合材料的应用研究

利用涂覆铸造技术，在灰铸铁表面以WC颗粒增强相／高铬铸铁复合制成耐磨衬板，与球墨铸铁、中锰耐磨铸铁对比试验和装机运行表明，复合材料的耐磨性有较大幅度的提高。在复杂的服役条件下，复合材料衬板的耐磨性具有良好的组织基础，制作工艺简单，有实际应用价值。