电冶熔铸WC/GCr15钢复合材料的摩擦磨损特性

选择大颗粒WC作增强相，采用电冶熔铸工艺制备了含27％WC粒子的WC／GCr15钢复合材料，观察了复合材料中WC颗粒与钢基体的结合情况；在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了室温下复合材料同GCr15钢对摩时的摩擦磨损性能。结果表明：复合材料中的WC颗粒部分溶解于钢基体相，两相界面形成厚达数微米的反应层，有效地提高了界面结合强度。电冶熔铸WC／钢复合材料的耐磨性能比基体材料GCr15钢提高了5倍以上，扫描电镜下的磨痕照片显示：大颗粒WC承担了磨损的主要载荷，实验中没有发生明显脱落的现象，说明界面结合强度在提高复合材料磨损性能方面所起的作用。     

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。     

热处理对电冶熔铸WC/钢复合材料中增强体转变规律的影响

采用复合电冶熔铸技术,制备了以WC颗粒为增强体,5CrNiMo模具钢为基体的WC/钢复合材料,WC颗粒含量为45wt%。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子背散射衍射仪和X射线衍射分析仪研究了复合材料中WC的形态和退火、锻造、淬火与回火处理对WC增强体转变的影响。结果表明,WC/钢复合材料中以三角形或矩形的WC为主;通过退火和锻造处理,碳化物溶解,共晶组织碎化;淬火加热温度升高,碳化物溶解加速,基体上分布大量细小的二次碳化物,共晶碳化物变化不明显;回火温度提高,碳化物分布更加均匀化,颗粒圆整性增强,碳化物聚集现象减少。存在的碳化物类型主要为WC颗粒、较大的Fe₃W₃C颗粒、Fe₃W₃C或M₇C₃枝晶状碳化物、弥散分布的Fe₃W₃C或M₂₃C₆二次碳化物。     

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。     

电冶熔铸WC／钢复合材料表面激光重熔工艺

采取不同激光工艺重熔经过热处理的电冶熔铸WC/钢复合材料,分析了材料表面组织形貌和结构的变化.结果表明,为增加材料对激光的吸收率,重熔前需对试样作预处理,并采用高的激光功率和低的扫描速度.激光功率可以显著增加激光影响区的厚度,而扫描速度的影响相对较小.激光重熔电冶熔铸WC/钢复合材料的强化机制为细晶强化和沉淀强化.由此选用激光功率为2.0 kW,扫描速度为600或800 mm/min较为理想.     

颗粒含量对电冶WC/GCr15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。     

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％。     

离心铸造WCp/钢基复合材料的组织及断口特征

研究了离心铸造工艺制备的WCp/钢基复合材料的显微组织及断口形貌.结果表明:离心铸造显著的细化了基体材料的组织结构,WC颗粒在复合材料中均匀分布,复合材料断口特征主要表现为脆性断裂,在断口上可以观察到WC颗粒开裂和界面脱粘现象.     

WC颗粒增强高铬钢基表层复合材料的制备和组织

采用真空实型铸渗法(V-EPC)工艺,成功制备了以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒的表层复合材料。结果表明,用含有WC颗粒和高碳铬铁颗粒的预置块制备的不同WC颗粒体积分数的高铬钢基表层复合材料,WC颗粒均匀分布于复合层中,复合层在颗粒熔化、元素扩散互溶、金属液渗入的共同作用下形成由WC、W2C共晶组织,未溶解的高碳铬铁颗粒和各种析出的碳化物组成的组织。     

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.     

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。     

碳化钨增强钢铁基耐磨复合材料的研究和应用

评述了制备复合材料的铸渗法、粉末烧结法、堆焊法、电渣熔铸法等工艺方法,以及碳化钨和钢铁基体的选择、界面反应和强度、复合材料的性能和应用现状.重点介绍了粘结剂、其他添加剂、碳化钨颗粒形状、粒度及其分布、浇注温度等对铸渗工艺及其表面复合材料的影响.阐明铸渗法是一种有前途的制备工艺,自蔓延工艺和铸造工艺的组合有可能取得新的成效.指出复合层厚度在10 mm以上的铸渗工艺,工程化和产业化关键技术以及复合工艺的稳定化是今后的研发重点,表面耐磨复合材料较适用于零部件的局部磨损和低角度的冲蚀磨损,应据磨损工况来选择制备工艺及其复合材料.     

WC溶解对WCp/钢基表层复合材料组织和性能的影响

利用V-EPC法制备了WC颗粒增强钢基表层复合材料.通过金相、扫描电镜、XRD、显微硬度及冲击磨料磨损性能测试等手段重点研究了在预制层中添加镍基自熔合金粉末(Ni6025 WC)后,WC在基体中的溶解对复合材料组织和性能的影响.结果表明,WC在复合层中全]溶解使复合层基体中出现珠光体,残留奥氏体,马氏体以及M6C型碳化物,经分析知该M6C型碳化物为Fe3W3C.本试验得到的试样显微硬度与同类WC/钢基表层复合材料相比显著降低,冲击磨料磨损下的体积磨损率也较高.这些均表明WC在基体中过度溶解和Fe3W3C在基体中的含量较多时,复合材料的性能较差.     

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。