HVOF制备MCrAlY涂层过程中WC杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

Fabrication of novel ZnTe-based photocatalyst: Synergistic effect of dye sensitization and bridge engineering for boosting hydrogen evolution over ZnTe

Herein, a novel ZnTe-based photocatalyst is successfully synthesized via a facile combination of water-bath and hydrothermal processes. Morphology characterization and X-ray diffraction analysis reveal that ZnTe presents irregular granular shape and cubic crystal structure. Moreover, Mott-Schottky measurement shows that the conduction band potential of ZnTe is ?0.84 V (vs NHE). With Eosin Y (EY) sensitization, ZnTe exhibits superior photocatalytic hydrogen evolution activity (223.5 μmol g^?1 h^?1). Meanwhile, WC-ZnTe heterojunction is constructed by depositing ZnTe nanoparticles on bulk WC and obtains the optimal H₂ generation rate (559.1 μmol g^?1 h^?1) under EY sensitization. Electrochemical and photoluminescence results further prove that WC as electron bridge could reduce the interfacial resistance and suppress e^?-h⁺ pairs recombination. This study explores the potential application of ZnTe as a newly active photocatalyst in photocatalytic water splitting, and emphasizes the synergistic effect of dye sensitization and bridge engineering.     

原位合成WC-6Co复合粉末制备超细YG6硬质合金

将原位合成WC-6Co复合粉末采用干袋式冷等静压压制成型(压制压力1×10~8 Pa、保压时间15 s),将压制好的坯料采用低压烧结炉烧结(烧结温度1360℃、烧结时间40 min、加压5 MPa、保温保压时间20 min),烧结制备超细YG6硬质合金,对合金的形貌、金相组织及物理力学性能进行分析。结果表明:原位合成WC-6Co复合粉末制备的超细YG6硬质合金,晶粒异常长大,WC平均晶粒尺寸为0.8μm,硬度HV_(30)为(21500±100) MPa,较传统超细YG6X硬度高。再将WC-6Co复合粉末采用滚动湿磨、压力式喷雾干燥、掺成型剂、挤压成型、低压烧结等工序制备超细YG6硬质合金,研究不同晶粒长大抑制剂配比、球磨时间、挤压压力、烧结温度对合金性能的影响。结果表明:添加0.3%VC、0.8%Cr_3C_2(质量分数),湿磨48 h,挤压压力24 MPa,烧结温度1340℃,制备的超细YG6硬质合金WC晶粒均匀,无异常长大的WC晶粒,WC平均晶粒度尺寸0.4μm,呈多边形,外形较圆。强度、硬度最高,抗弯强度TRS为(2250±20) MPa、硬度HV30为(22600±100) MPa。断口形貌为沿晶断裂,沿WC与WC晶界断裂或WC与Co晶界断裂。     

稀土优化WC—Co硬质合金强韧性机理

探讨了稀土强化ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的机理。结果表明，适量添加稀土氧化物或混合稀土氧化物均能有效提高ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的强韧性；稀土能明显提高ＷＣ－Ｃｏ合金制品的表面宏观压应力：鉴于未加稀土的普通ＷＣ－Ｃｏ合金室温下ｈｃｐ型γ相的固有比例通常就很少，加稀土阻止γ相的ｆｃｃ→ｈｃｐ相变对合金强韧性的优化作用甚微；稀土氧化物对ＷＣ－８Ｃｏ硬质合金显微结构无明显影响，也不引起钨溶质对γ相的附加固溶强化效果。     

离心铸造WC/钢组织结构的研究

选用GCr15轴承钢为基体,WC颗粒为增强相,采用离心铸造工艺制备WC/钢复合材料—LGJW20。用金相分析、电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱分析(EDS)等方法研究材料铸态的相变过程及显微组织。研究结果表明:LGJW20显微组织中基体主要为细小的珠光体组织,基体中析出大量M23C6及MC型等细小碳化物颗粒;WC原始颗粒以各种复式碳化物的形式析出,分别形成枝状或鱼骨状共晶碳化物、网状二次碳化物及大块状碳化物。     

等离子法制备球形碳化钨粉技术研究

利用感应等离子体作为热源对碳化钨粉进行球化技术研究,通过工艺参数的设计实现粉体中球形粉体的比例大于85%,同时比较球化处理前后粉体的粒度、氧含量、形貌等指标。结果表明,采用等离子法制备的碳化钨粉体材料形貌呈标准球形,氧含量显著降低,通过工艺参数的调整能够较精确地实现粒度范围的控制。     

WC涂层纳米划痕过程中摩擦学性能及演化特征的分子动力学研究

为研究纳米划擦过程中WC涂层纳米级摩擦演化特征,利用大型原子/分子大规模并行模拟器建立了不同条件（载荷、划痕深度、划痕速度）下的分子动力学模拟模型。结果表明：摩擦力和摩擦系数随着划痕深度的增加而增大;当压头划擦试样时,沿划痕方向在压头前方及凹槽两侧的原子被挤压、剪切、堆积。瞬时摩擦曲线在初始阶段和稳定阶段表现出明显的摩擦学特征,摩擦过程中压头下方区域晶体出现错位、滑移、间隙或空位。随着划痕速度的增加,体系应变能超过原子间相互约束,原子突破约束,在划痕沟槽两侧堆积,堆积的表面形貌和外缘变得粗糙,亚表面晶体结构产生缺陷。本研究有助于在纳米尺度了解WC涂层摩擦过程的微观磨损机理。     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。     

WC晶体结构特征对HVOF喷涂纳米结构WC-CoCr涂层组织及性能的影响

为提高纳米结构WC-CoCr涂层的综合力学性能,采用超音速火焰喷涂（HVOF）工艺制备纳米结构和超细结构WC-CoCr涂层。探讨了不同晶体特征的WC粉末对颗粒飞行和沉积变形过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明：含有高密度位错的超细WC粉末在喷涂过程中发生了严重的氧化脱碳,形成了大量的W₂C相,涂层孔隙率较大,断裂韧性显著降低。而含有显著孪晶的纳米WC颗粒具有抑制WC脱碳和增强涂层断裂韧性的作用,纳米结构涂层呈现低脱碳率、高致密性、高硬度和高断裂韧性的优良综合性能。     

Microstructure and properties of WC reinforced Ni-based composite coatings with Y2O3 addition on titanium alloy by laser cladding

ABSTRACT

In this study, WC reinforced Ni-based composite coatings with Y₂O₃ addition were deposited on Ti-6Al-4V titanium substrate by laser cladding. The phases, microstructure, microhardness and wear resistance of the composite coatings were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, microhardness tester and wear tester. The results showed that good metallurgical bonding was achieved between the composite coatings and substrate. The phases mainly were γ-Ni, TiC, TiB₂, Ni₃B, M₂₃C₆ and WC. Most of the WC was dissolved in small pieces of WC during the laser cladding process. The microhardness of the composite coatings was about 3 times that of the titanium substrate and the wear resistance of the composite coatings had a significant increase.