电冶熔铸WC/钢复合材料组织及耐磨性研究

用电冶熔铸的工艺方法制备了含40％WC颗粒的WC／钢复合材料。结果表明：WC颗粒在钢基体中发生了适当溶解，界面反应物在两相界面处构成反应层，极少缺陷的界面形态使WC颗粒与钢基体间有着良好的界面结合，有效地把外加载荷传递给WC增强颗粒。磨损试验后发现试验材料表现出了良好的耐磨性，磨损过程主要受硬质相WC颗粒脱落的控制，而高的界面结合强度减缓了WC颗粒脱落的速度。     

电冶熔铸WC/钢复合材料中WC的溶解行为

用电冶熔铸工艺制备不同WC含量的WC/钢复合材料,研究了WC颗粒在复合材料钢基体中的溶解行为和影响因素.结果表明:随着WC含量的增加,碳化物从钢基体晶界处分布逐渐转向晶内分布;随着WC颗粒尺寸的增大,在WC颗粒与钢基体界面处形成一层反应物,它阻止了WC颗粒在钢基体中的进一步溶解,同时也提高了两相界面的结合强度.通过调整电冶熔铸工艺参数和WC颗粒的尺寸及含量,可以控制WC颗粒在复合材料中的溶解行为.     

电渣熔铸WC/钢复合材料的磨损性能研究

用电渣熔铸的方法成功制备了WC颗粒增强轴承钢复合材料，并对其磨损性能进行了研究。试验结果表明：WC相溶解于钢基体相并沿晶界生成复式碳化物，两相界面实现冶金结合，界面处合金元素的微区浓度存在过渡区，界面结合强度大为提高；磨损过程中，疲劳裂纹首先在承受较大应力的硬质相内部萌生，导致硬质相脆性脱落加剧磨损，整个过程表现为疲劳磨损和磨粒磨损的综合作用。     

电渣熔铸WC/Cr12Mo1V1钢基复合材料的摩擦磨损特性

采用电渣熔铸技术制备了WC/Cr12Mo1V1钢基复合材料,并对其显微结构、硬度和摩擦磨损特性进行了研究。结果表明,WC颗粒分布较为均匀,部分溶解于钢基体中。冷却后析出Fe3W3C复式碳化物,提高了相界面结合强度和材料的强韧性。而且轧辊外部的硬度和耐磨性均高于芯部,满足轧辊性能要求。     

电冶熔铸WC/钢复合材料的显微缺陷

采用电冶熔铸工艺将废弃的WC钢结硬质合金制备成WC/钢复合材料, 研究了复合材料中显微缺陷的形貌及形成机理.结果表明: 电冶熔铸WC/钢复合材料的气孔及夹杂含量少, 可有效解决WC颗粒的偏析.X射线衍射、扫描电镜和透射电镜分析显示, WC颗粒和钢基体界面上发生了界面反应, 生成了高稳定性的Fe3W3C界面层.     

电冶熔铸WC/钢复合材料组织及碳化物演变的研究

采用电冶熔铸法制备了以GCr15轴承钢为基体,WC颗粒为硬质相的WC/钢基复合材料。借助金相分析、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜及能谱分析等方法研究了该材料熔铸态显微组织结构及其演变过程。结果表明：随着加入WC含量和颗粒尺寸的不同,其凝固后组织结构不同。当加入10%WC时,WC颗粒大多溶解于钢液中,冷却后沿晶界析出断续网状复式碳化物,同时基体中析出细小的Cr7C3、β-WC1-x、Fe3W3C颗粒;当加入20%WC时,大颗粒WC外围部分溶解形成Fe3W3C反应层,钢基体中析出共晶碳化物;当加入35%WC时,显微组织主要是以γ-Fe＋WC、γ-Fe＋Fe3W3C共晶组织为主,多数呈树枝状和锚状,少数为不规则块状;当加入40%或50%WC时,WC颗粒基本保留原始形状且稳定不易溶解,多数呈三角状、矩形,均匀分布。     

WC粉末电镀Cu预处理后热喷涂层的磨损特性

采用电镀技术,在WC粉末表面镀一定量Cu,用常规氧-乙炔焰喷涂制备WC涂层.在干摩擦条件下,对WC涂层/GCr15、45钢/GCr15摩擦副摩擦性能进行测试,SEM分析摩擦面形貌,EDS分析摩擦面元素分布.结果表明,WC涂层/GCr15摩擦副较45钢/GCr15摩擦副摩擦系数高,耐磨性远优于45钢/GCr15摩擦副;WC涂层磨损机理为脆性剥落和磨粒磨损;WC涂层/GCr15摩擦副摩擦面局部粘接,部分GCr15基材粘于WC涂层.     

热处理对复合电冶熔铸WC颗粒增强钢基复合材料力学性能的影响

采用复合电冶熔铸工艺制备了以5CrNiMo钢为基体、WC颗粒为增强相的颗粒增强钢基复合材料,通过宏微观硬度试验、三点弯曲试验和冲击韧性试验对比分析并综合评定复合材料和5CrNiMo钢的各项力学性能,同时采用扫描电子显微镜观察断口形貌并判定断裂机理。结果表明：大量WC颗粒增强体分布在较软的钢基体上,提高了复合材料的整体硬度,淬透性和淬硬性也较好,但塑性比5CrNiMo钢稍差。在950 ℃到1050 ℃淬火时,复合材料的洛氏硬度达到60~66 HRC,抗弯强度达到1600~1650 MPa,均呈现先上升后下降的波动趋势,而冲击韧度变化不明显。对比基体和中小块WC颗粒聚集区,大块硬质相的显微硬度值变化幅度较小。在锻造退火状态下,复合材料为准解理+韧窝的复合断裂机理,而在淬火回火态时,则转变为解理断裂机制。     

颗粒含量对电冶WC／GCrl5复合材料磨损性能的影响

用电冶的工艺方法制备了含20％、40％、50％WC颗粒的WC／钢复合材料，研究了颗粒含量对复合材料磨损性能的影响趋势。结果表明：随着WC颗粒含量的增加，颗粒在钢基体中的分布由网状转变为小颗粒状均匀分布，与此对应的磨损性能也相应提高；同时发现，当颗粒含量提高到50％时，复合材料的冲击韧性有下降的趋势，磨损性能的提高幅度受到控制。综合考虑，本试验中WC含量应控制在30％～40％。     

电冶熔铸WCp/钢基复合材料的组织及断口研究

用电冶熔铸法制备了20wt％WC颗粒增强钢基复合材料，进行三点弯曲法破断试验，并观测材料的显微组织及断口形貌，分析热处理工艺对显微组织和断口形貌的影响。结果表明：WC颗粒相基本溶解于钢基体相中，并沿品界生成Fe，W3C复式碳化物，同时两相实现了冶金结合；断口分析证实此类断口为韧——脆复合断口，其中，部分硬质相颗粒表面出现解理断口。热处理工艺和颗粒本身特征均可影响基体断口形貌和断裂机制。淬火态断口基本为沿晶断裂；低温回火态断口以细韧窝及部分沿晶断口为主要断裂机制；退火态断口为准解理及韧窝复合断口。     

等离子熔覆添加碳化钨的铁基合金涂层的研究

为了提高钢铁材料表面的硬度和耐磨性,采用等离子弧在Q235钢基体上熔覆添加50%镍包WC的Fe-Cr-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.结果表明:Q235钢表面经等离子熔覆形成的复合涂层中,WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC颗粒与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了涂层与WC的界面结合强度.涂层由基体组织γ-Fe枝晶,颗粒状WC、Fe3W3C、Fe6W6C、W2C等相组成,其显微硬度可达560～820HV0.2.     

Microstructure and wear properties of tungsten carbide reinforced steel matrix composites

WC（27%） reinforced steel matrix composites were produced by using an electroslag melting casting technique. The microstructure of the material was characterized using scanning electron microscopy（SEM）, optical microscopy and X-ray diffraction （XRD）. Energy dispersive spectroscopy（EDS） and transmission electron microscopy were performed to investigate the interracial composition between WC particle and steel matrix. The results reveal that the WC particles are partially melted into the steel substrate. At the same time, a reaction layer was detected along with the periphery of WC particle, which significantly enhances the bonding strength of the interface. A slipping wear （high stress abrasion） test was utilized to understand the wear behavior of this material. Abrasive experiment displays a better wear resistance than unreinforced steel matrix when coarse WC particles are dispersed into it. The coarse particles provide greater wear-resistance than the fine particles and operatively takes on the most applied loads. Additionally, the large particles have not been peeled during the wear process for a long time, which indicates the effect of interfacial reaction on wear behavior at the ambient temperature. A double carbide （Fe, W）3C is detected in the interface zone between particles and matrices using transmission electron microscopy.     

离心铸造WC/废弃轴承钢复合材料的显微组织结构研究

采用离心铸造工艺制得WC/废弃GCr15钢复合材料,借助金相分析、X射线衍射等方法分析了试样的显微组织。结果表明:基体为细小的珠光体组织,同时基体中析出大量的细小Cr23C6、WC等碳化物颗粒,碳化物主要为枝状或骨骼状共晶碳化物、网状分布的二次碳化物和大块状碳化物,重点分析了各自的形成机理。     

新型复合材料LGJW20显微组织的研究

利用离心铸造技术制备了GCr15和WC的新型复合材料,研究了其显微组织及其形成机理。研究结果表明:复合材料的显微组织由基体珠光体及多种碳化物组成;碳化物的形态主要有细小颗粒状、树枝状、鱼骨状、网状和条块状等;WC颗粒与钢基体在离心铸造过程中发生了溶解、扩散和析出,界面结合形式由原来的扩散结合界面转变为冶金结合界面。     

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W₂C、W₃C、Fe₃W₃C和Fe₂W₂C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。     

钎焊法制备硬质颗粒复合材料的耐磨性和磨损机理

为了提高硬质颗粒复合合金材料的耐磨性并揭示其与界面结合、微观组织及磨损机理之间的关系,本文设计并通过钎焊法,在普通铸钢件表面制得了厚度可达30mm的WC颗粒增强铜基合金覆层,测试分析了上述各种因素对此覆层耐磨性的影响.力学性能测试表明:该覆层与钢母体结合强固,且具有良好的综合性能.SEM观察和能谱分析说明:复合合金层组织由弥散强化铜基合金基体与WC颗粒相组成,且二者形成了强有力的反应性结合.磨料磨损试验证明:该复合合金在二体和三体磨损条件下均有较高的耐磨性,与低合金钢的切削和犁沟变形应变疲劳以及高铬铸铁的切削磨损机理不同,该复合合金与切削及脆性剥落两大磨损机理相对应.