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WC颗粒具有熔点高、硬度高的优点,具有良好的耐磨抗力,以WC作为强化相制备金属基涂层克服了粘结金属耐磨性较差、硬度不足和WC粘结韧性上的缺点,WC强化金属基涂层在切削刀具、耐火材料、耐磨部件及航空航天等领域有着广泛的应用前景。等离子熔覆技术凭借其具有优良的表面强化效果、简单灵活的工艺操作和低廉的加工成本等优点,在工业生产中得到了广泛的应用,而且经过多年的研究已逐渐发展成熟。采用等离子熔覆技术,在钢铁表面制备陶瓷增强的金属基复合涂层,可以使材料表面硬度和耐磨性等性能得到大大改善,使材料的寿命得到延长,生产成本和材料得到节省。本文在选取合适的工艺参数下通过等离子熔覆技术制备了 WC含量分别为15%、30%、45%、55%的铁基WC增强等离子熔覆层,研究了稀土氧化物Y203对WC增强铁基复合涂层性能的影响,在30%WC增强铁基复合涂层中分别添加0.3%、0.6%、1.5%、2.5%、3.5%的Y2O3,借助电子探针、扫描电镜、XRD射线衍射仪等测试仪器,研究了等离子熔覆层的显微组织、涂层的相结构和不同区域的组织特征,利用显微硬度测试仪对等离子熔覆层的截面进行硬度测试,采用多功能摩擦磨损试验机对涂层表面进行滑动磨损测试。研究结果表明:(1)在复合涂层与基体二者之间呈现良好的冶金结合,在涂层熔合区出现一条宽约为4μm的平面结晶带,结合区晶粒呈平面晶、胞状品、树枝晶趋势生长。涂层成型性连续较为美观,强化相镶嵌在粘结金属中,组织较为均匀。随着涂层中WC含量的增加,强化相形状发生变化,呈现由块状转为十字花状趋势。(2)熔覆过程中存在大量的WC溶解,涂层中的主要物相是马氏体相、α-(Fe-Cr)、WC和Cr23C6。当WC含量为45%时涂层中有富铁相Fe3W3C出现,Fe3W3C一方面在未熔WC或初生WC颗粒周围析出,另一方面可以独立形核形成,WC含量为55%的涂层富铁相Fe3W3C含量增多。(3)涂层的硬度随着WC含量的增加而明显提高,当WC的含量为55%时涂层的平均硬度最高,平均硬度达到了 1165HV。涂层的摩擦系数随着WC含量的增加而呈现增加的趋势,当WC含量为55%时,WC-Fe复合涂层的磨损体积最小,耐磨性能最佳。(4)在添加Y203的复合涂层中,Y203在熔池内发生了分解,Y与Fe以Fe17Y2的形式存在。涂层中主要含有马氏体相、α-(Fe-Cr)、WC、Cr23C6和Fe17Y2。随着涂层中Y203添加量的增多,涂层中的WC呈现向日葵状、小块状、放射的花蕊状和十字状。(5)适量的Y2O3的加入能够细化涂层中WC和晶粒尺寸,使WC的分布更加均匀。当Y2O3的含量为1.5%时,WC颗粒尺寸最小;过量Y2O3的加入会使涂层中WC和晶粒尺寸增加。适量Y2O3的加入能够降低涂层磨损体积,提高涂层磨损性能,当Y2O3的含量为0.6%的时候涂层磨损体积最小,随后Y2O3添加量继续增加,涂层磨损量会开始增加。