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为了克服目前制作金属陶瓷层方法中存在的问题,本文采用等离子熔注技术在Q235钢表面成功制作了低成本的WC-12Co金属陶瓷层。采用金相显微镜、SEM、TEM、XRD及EDS对熔注层组织结构及成分进行分析,采用摩擦磨损实验机测量了熔注层及基体的耐磨性能。
实验结果表明,等离子熔注WC-12Co层成型良好,无宏观缺陷,熔注层与基体冶金结合,可分为熔注层、热影响区和基体三个区域。分析还表明,气孔是高温熔池中的氧与碳反应形成CO或CO2气体来不及溢出形成的。本文尝试采用金属还原法解决气孔问题,结果表明,在WC-12Co粉末中加入一定量的金属还原剂Ti后,Ti能还原熔池中的氧化物,阻止O与C的化合,抑制CO或CO2气体的生成,成功的解决了熔注层的气孔问题。
进一步分析发现,粗大Fe3W3C枝晶是熔池贫C引起的。本文在WC-12Co粉末中加入Ti的同时加入适量的C后,同时解决了熔池的气孔问题和贫C问题,熔注层中WC的含量增加,Fe3W3C的含量减少,熔注层中枝晶尺寸和数量均减小,粗大枝晶消失,组织变得均匀致密。
磨损实验结果表明,基体和熔注层的主要磨损方式为磨粒磨损和粘着磨损,但熔注层以磨粒磨损为主。基体的材料去除方式为塑性变形机制和层状剥落,熔注层的材料去除方式是以断裂机制为主。