双尺度 WC-CoCr 涂层的组织结构分析

微纳米复合结构的碳化钨涂层的性能引人关注。以纳米碳化钨(≤200nm)、亚微米碳化钨(0.8μm)和微米碳化钨(2μm)为原料,制备了两种双尺度的微纳米复合结构碳化钨喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂工艺制备了相应的涂层。利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和透射电镜对涂层的物相结构进行了分析。结果表明,纳米微米复合粉涂层中的碳化钨保留率为96.7%;纳米亚微米复合粉末制备的涂层碳化钨保留率为92.5%。两种涂层中,W_2C均分布在WC附近,大颗粒WC颗粒仍保持原来的尖角形,小尺度WC颗粒部分呈圆角形,纳米-亚微米涂层中Co_3W_3C相分散于WC与非晶相之间。     

碳化钨颗粒尺寸对WC-CoCr粉末及涂层物相的影响

为了研究碳化钨颗粒尺寸对WC-Co Cr涂层物相的影响,本文选取了4种粒径的碳化钨颗粒为原料,采用喷雾干燥-烧结法制备了对应的喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂法制备了相应的涂层。根据粉末及涂层X射线衍射结果,利用绝热法计算了粉末及涂层中各物相的相对含量,结果表明随着WC颗粒尺寸的增大,粉末及涂层中的碳化钨保留率增加,碳化钨粒径为2μm时,粉体中WC保留率为98.28%,涂层中WC保留率为97.11%;但碳化钨颗粒粒径分别为0.18μm和0.2μm,粉末和涂层的物相受碳化钨内部微观缺陷的影响明显,较多缺陷的碳化钨颗粒更易形成Co3W3C相,碳化钨保留率降为58.17%。     

WC粉末粒度对超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了纳米结构、双峰结构和常规结构3种WC-CoCr复合涂层。探讨了不同WC粉末粒度对涂层沉积过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明:随WC颗粒尺寸减小,涂层脱碳率增大,W_2C含量增加,孔隙率降低,涂层的显微硬度和界面结合强度增大;但是纳米结构涂层中粘结相的非晶化现象严重,断裂韧度显著下降;双峰结构涂层因纳米、亚微米WC颗粒的合理搭配和协同效应表现出最好的断裂韧性,同时兼具较高的显微硬度和界面结合强度。     

高速火焰喷涂WC-Co飞行粒子与涂层的物相分析

本文用高速火焰喷涂方法(HVOF)对WC-Co粉末进行喷涂,采用水冷法对喷涂中的飞行粒子进行收集,并以45#钢为基体制备了相应涂层。采用聚焦离子束(FIB)切割的方法,分别制备了粉末、飞行粒子和涂层的薄片状透射电镜样品。采用能谱检测了样品中各元素的分布情况,选区电子衍射法鉴定了样品中的物相。结果表明,W和C元素在喷涂过程中向Co基体中扩散,在冷却过程中与Co形成非晶相。η相在WC颗粒的边缘形成。     

WC-Co(Cr)超音速火焰喷涂粉末和涂层性能

采用喷雾造粒和真空烧结工艺制备粒度15~45μm的WC-12%Co(WC12Co)、WC-17%Co(WC17Co)、WC-10%Co-4%Cr(WC10Co4Cr)球形喷涂粉末,并采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在同一喷涂参数下制备WC12Co,WC17Co,WC10Co4Cr涂层,应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征粉末和涂层的结构和性能。结果表明:制备的3种碳化钨基喷涂粉末球形度高,流动性好(~13s/50g),松装密度接近(4.8~5.0 g/cm3),粉末物相均为WC和Co相,各粉末微观结构和物理性能均满足液体燃料HVOF喷涂要求;3种粉末制备的涂层的沉积率高(52%~55%)、孔隙率低(1.1%)、显微硬度高(1200~1 300 HV300g);各涂层脱碳程度小,涂层物相均为WC、W2C和非晶或纳米晶相;相同喷涂工艺下WC17Co、WC12Co、WC10Co4Cr涂层的耐磨粒磨损性能依次增强,同时WC10Co4Cr涂层具有较强的耐盐雾腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂制备Cr2AlC涂层组织性能研究

采用真空分段烧结法制备了两种不同粒度的高单相Cr2AlC化合物粉末,并使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在GH4169高温镍合金上制备了Cr2AlC涂层,对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,测试了涂层的显微硬度、孔隙率,并采用扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末及涂层截面形貌进行了观察,结合扫描电镜能谱仪(EDS)和X射线衍射研究了涂层相组成,分析了粉末粒度对涂层微观组织结构的影响。研究结果表明:采用超音速火焰喷涂成功制备了厚度超过200μm的Cr2AlC涂层,涂层与基体紧密结合,涂层微观组织致密,采用较细的粉末有利于得到更高致密度的涂层。在喷涂过程中,有少量Cr2AlC粉末发生分解形成Cr7C3化合物。     

等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层过程中的物相转变研究

综述了等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层过程中的不同粒度Al2O3粉末及TiO2物相转变,通过不同喂料及涂层的X射线衍射图,分析Al2O3和TiO2不同相态在喷涂过程中的转化机制。研究结果表明,涂层的Al2O3主要以α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,TiO2则主要以金红石晶型存在。对等离子喷涂陶瓷涂层过程中的物相转变研究提出展望。     

等离子喷涂纳米ZrO2热障涂层的组织及性能研究

采用大气等离子喷涂技术制备纳米ZrO2热障涂层,采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等对涂层组织及性能进行了研究。结果表明,纳米ZrO2热障涂层组织均匀,面层内孔隙较小、呈近圆形,孔隙率为9.6%;涂层由t-ZrO2单相组成,其平均结合强度和平均剪切强度较传统微米ZrO2热障涂层分别提高63.5%和50.5%,分别达到46.63MPa和23.97MPa;同时涂层具有优异的抗腐蚀性能和耐湿热能力,腐蚀和湿热试验后涂层完整、表面清洁,无新相生成。     

大气等离子喷涂WC-12Co涂层的组织结构与性能研究

采用大气等离子喷涂(APS)方法在45钢基体上制备了WC-12Co涂层。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌和成分进行了分析;采用显微硬度计和万能试验机分别测定了涂层的显微硬度和结合强度;并用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机测试了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:WC-12Co涂层组织均匀致密,在喷涂过程中仅少量的WC发生了氧化分解,生成W_2C和Co_3W_3C相。涂层力学性能优异,结合强度平均值为50.63 MPa,涂层表面平均硬度为85.7 HR15N,截面平均显微硬度为1 053.8 HV0.3。相对于304不锈钢,等离子喷涂WC-12Co涂层具有十分优良的耐磨损性能,在室温(25℃)至300℃范围内,WC-12Co涂层的磨损机制为磨粒磨损。     

HVOF喷涂亚微米级WC-12Co涂层的物相变化与耐磨损性能

本文采用超音速火焰喷涂技术,以含有亚微米级WC颗粒的WC-12Co热喷涂粉末为原料,制备高硬度、高耐磨性的WC-12Co金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损实验机等对涂层的微观组织结构及其耐磨性能进行了研究。研究结果表明:在喷涂过程中,所选用的各组工艺参数所制备的涂层中WC颗粒都发生了少量的脱碳分解;丙烷燃气流量越低、氧气流量越低、喷涂距离越长,WC的脱碳分解程度越低。在干磨擦、负载15kg、对磨环转速200r/min的条件下,涂层的磨损机制为:初期为对软相金属Co的犁沟切削,然后以硬质的WC作为磨粒的磨粒磨损为主,磨损后期还出现了一定程度的粘着磨损。在磨损过程中发生了少量物相转移,在涂层表面可以检测到Fe元素。     

紫钨喷雾干燥-直接碳化法制备纳米WC-Co复合粉

以WC-6%Co为基本成分,计算原料紫钨、醋酸钴、有机碳及超纯炭黑配料量,称量后加入装有适量纯水的可倾斜式滚动球磨机,湿磨混匀12 h,形成复合盐料浆,然后充分搅拌,进行喷雾干燥后制备的前驱体粉末粒度在10¹00μm,平均粒度为50μm。将喷雾干燥好的粉末装舟(200 g),推入高温钼丝炉中,通入氢气,还原碳化温度950℃,时间30min制备的纳米WC-Co复合粉,粉末粒度分布窄,颗粒粒度在5100μm,平均粒度为50μm。将喷雾干燥好的粉末装舟(200 g),推入高温钼丝炉中,通入氢气,还原碳化温度950℃,时间30min制备的纳米WC-Co复合粉,粉末粒度分布窄,颗粒粒度在5⁴5μm,平均粒度为23.38μm。SEM、BET结果表明WC晶粒度在300 nm左右,由扫描电镜(SEM)、X光微区分析(EDS)及元素面分布图得到,W、Co、C分布均匀、Co相均匀包覆在WC晶粒周围,不存在成分偏析。XRD的半高宽窄,晶粒细小;物相纯净,无η相。     

Characterization of the W2C phase formed during the high velocity oxygen fuel spraying of a WC + 12 pct Co powder

A variety of experimental techniques have been used to study a WC-12 pct Co powder and the coatings produced by high velocity oxygen fuel (HVOF) spraying of the powder onto a steel substrate. Many of the structural characteristics of the powder were also found in the coating. However, when the metallic matrix of the powder was melted during thermal spraying, the carbides were partially dissolved and a very heterogeneous liquid phase was produced in which the W/C ratio varied from about 1 to 4. These variations have been linked with oxidation of the liquid phase during spraying. The factors influencing the formation of W₂C in the coating have been identified as (1) an in situ transformation of WC into W₂C maintaining the original WC faceted morphology and (2) the precipitation of W₂C from the W-rich liquid phase matrix as the coating cools. A cobalt containing carbide of the M₆C-M₁₂C type has also precipitated from the liquid phase when the W/C and W/Co ratios were high. deceased.     

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。     

低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）和超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征.结果表明：n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC; m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为.n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大.     

Effect of Al2O3 on Structure and Wearability of Composite Coating

Asasurface strengtheningtechnology ,thether malsprayhasevolvedfromearlynormal protectivecoatingtocurrentfunctionalcoating .Thedevelopmentofcompositepowderisanimportantbreakthroughinthisfield .Particularly ,thenewlydevelopedmetal basedceramiccoatings ,such…     

钨粉和碳黑粉粒度对超细WC粉质量的影响

本文采用不同粒度的超细钨粉 (费氏粒度 :0 38、0 41、0 43、0 80、3 6 0、4 5 0、4 5 0 μm)与多种不同粒度的碳黑粉 (费氏粒度 :0 1、0 3、0 5、0 8、4 3、5 3μm)混合 ,在常规碳化工艺 (W +C =WC)条件下 ,( 830～ 1 5 6 0℃ )较宽碳化温度区间内 ,研究了钨粉粒度、碳黑粉粒度对所制备的WC粉的化合碳含量、粒度的影响。在试验中通过化学分析法 ,XRD分析测定WC粉的化合碳、游离碳含量及产物的物相组成 ,并用BET和费氏法测量WC粉的粒度。结果表明 :当采用超细碳黑 (粒度≤ 0 1 μm)时 ,随着W粉粒度变粗 (费氏粒度 0 38～ 4 5 μm)所得WC粉粒度由 0 5 7μm增大到 4 75 μm。碳黑粉粒度对WC粉粒度没有明显影响 ,但碳黑粉粒度对碳化温度、WC粉的化合碳含量、物相组成 ,即WC粉的整体质量影响大     

η相粉末的制备及烧结工艺对板状WC晶粒的影响

以W粉、Co粉及炭黑为原料制备η相粉末,向WC–10Co混合粉末中加入质量分数为8%的η相粉末和一定化学计量比的工业炭黑,利用传统粉末冶金工艺制备含板状WC晶粒的硬质合金。研究了合成温度对η相的影响以及烧结温度、固相烧结升温速率对板状WC晶粒的作用。结果表明:在氮气保护气氛下,当行星球磨时间为12 h时,1050℃保温1 h即可得到Co_6W_6C相含量较高的η相粉末。在保温时间为1 h的前提下,烧结温度为1440℃,有利于合金中板状WC晶粒的生长,此时合金的力学性能最佳;在烧结温度与保温时间一定的前提下,当固相升温速率由6℃/min降低到2℃/min时,板状WC晶粒的尺寸和长厚比逐渐增加,合金的强度保持不变,维氏硬度提高了3%,断裂韧性提高了13%。     

一种新型热喷涂WC-FeCrAl粉末与标准WC-Co粉末的对比研究

本文对比分析了一种WC-FeCrAl基喷涂粉末和标准WC-Co粉末的性能、喷涂焰流特点、涂层的喷涂堆积特点和涂层性质,并对两种喷涂粉末和喷涂涂层进行了XRD分析.任何类型的热喷涂涂层是由单个喷涂粉末堆积而成,本文以此为研究切入点.一种新的检测方法可以在极短的暴露时间中记录喷涂焰流中喷涂粉末的行程从而实现对这些粉末状态的检测[1].研究发现,对于这两种粉末材料,喷涂参数和涂层性质之间的相互依赖性大体是一样的,不同之处主要在于喷涂过程中材料的相稳定性.XRD测试表明,标准的WC-Co粉末中,WC没有表现出任何可识别的相转移,然而却在WC-FeCrAl粉末中发现W2C的形成以及基材的氧化.     

The Corrosion and Wear Performance of Microcrystalline WC-10Co-4Cr and Near-Nanocrystalline WC-17Co High Velocity Oxy-Fuel Sprayed Coatings on Steel Substrate

The study of near-nanocrystalline cermet composite coating was performed by depositing near-nanocrystalline WC-17Co powder using the high velocity oxy-fuel spraying technique. The WC-17Co powder consists of a core with an engineered near-nano-scale WC dispersion with a mean grain size 427 nm. The powder particle contains 6 wt pct of the ductile phase Co matrix mixed into the core to ensure that the reinforcing ceramic phase WC material is discontinuous to limit debridement during wear, while the remainder of the binding phase (11 wt pct) is applied as a coating on the powder particle to improve the ductility. The tribological properties of the coating, in terms of corrosion resistance, microhardness, and sliding abrasive wear, were studied and compared with those of an industrially standard microcrystalline WC-10Co-4Cr coating with a WC mean grain size 3 μm. Results indicated that the WC-17Co coating had superior wear and corrosion resistance compared to the WC-10Co-4Cr coating. The engineered WC-17Co powder with a duplex Co layer had prevented significant decarburization of the WC dispersion in the coating, thereby reducing the intersplat microporosity necessary for initiating microgalvanic cells. The improved wear resistance was attributed to the higher hardness value of the near-nanocrystalline WC-17Co coating.     

胶状碳包覆前驱体工艺制备超细、纳米碳化钨粉的研究

介绍了一种以高团聚态纳米W为原料,采用胶状碳包覆前驱体工艺,低成本、高效率制备高稳定性、低氧、均质、粒状超细和纳米WC粉末的新方法,并对碳化工艺条件进行了探讨。结果表明,氢气氛可以加速C-W反应过程;WC粉对原料W粉的粒度分布特征具有继承性;采用比表面积平均粒度为46.1nm的W粉为原料,当碳化温度由1 000°C增加至1 300°C时,WC的BET比表面积平均粒度由68.6 nm增加至339.4nm,氧含量由0.44%降低至0.10%。