【摘 要】
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通过真空钎焊技术制备包覆涂层来提高材料的表面性能是极具发展潜力的表面改性技术之一。本文采用柔性“涂层布”制备技术和真空钎焊技术制备了（WC-10Ni）+AgCuTi/Cu包覆涂层,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等仪器分析了涂层的微观结构、形貌特征及成分分布,研究了钎焊温度与保温时间对涂层质量、表面硬度、界面结合强度及耐磨性能的影响,探讨了热疲劳上限温度对包覆涂层热疲劳行为的影响机理
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通过真空钎焊技术制备包覆涂层来提高材料的表面性能是极具发展潜力的表面改性技术之一。本文采用柔性“涂层布”制备技术和真空钎焊技术制备了（WC-10Ni）+AgCuTi/Cu包覆涂层,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等仪器分析了涂层的微观结构、形貌特征及成分分布,研究了钎焊温度与保温时间对涂层质量、表面硬度、界面结合强度及耐磨性能的影响,探讨了热疲劳上限温度对包覆涂层热疲劳行为的影响机理。包覆涂层中WC颗粒的比例对界面结合质量有显著影响,当WC颗粒含量过高时,钎料的润湿性大大降低,界面结合较差。在本文试验范围内,WC颗粒含量为30%时的界面结合最好。包覆涂层主要由表面层、硬质层和界面层组成。界面层结构主要为-Cu+树枝状（Ag+Cu）共晶组织,硬质层结构主要为（Ag+Cu）共晶组织及大量的WC硬质颗粒,表面层则为多余钎料,几乎没有WC硬质颗粒。随钎焊温度升高或保温时间增加,界面层厚度增大。钎焊工艺对涂层性能有显著影响。随钎焊温度升高,包覆涂层硬质层的硬度增高,当钎焊温度940℃时,硬度最大值为46.7HRC;随保温时间增加,涂层硬质层硬度先增大后减小,当保温时间为30min时,硬度最高值为47.2HRC。随钎焊温度升高或保温时间增加,涂层界面结合强度先增高后降低,当钎焊温度900℃时,剪切强度最大值为120.7MPa,当保温时间30min时,剪切强度最大值为130.7MPa;随钎焊温度升高,涂层耐磨性提高;随保温时间增加,涂层耐磨性先升高后降低。在本文试验范围内,获得优化的钎焊工艺为900℃×30min。热疲劳试验上限温度对裂纹的萌生和扩展具有显著影响。当上限温度为400℃时,裂纹萌生存在孕育期,在200次循环后仅在硬质层萌生出细小裂纹;当上限温度为500℃时,裂纹的萌生速度明显加快,循环200次后在硬质层萌生出纵横交织的长裂纹,且在界面层出现了孔洞;当上限温度为600℃时,WC-10Ni颗粒的氧化以及温度梯度的增加使得硬质层中裂纹的萌生速度更快,在200次循环后出现了宏观开裂,导致涂层失效。热疲劳导致拉应力与压应力的交替作用促使硬质层萌生纵向裂纹并向内部扩展,在硬质层接近界面层附近萌生横向裂纹并沿界面方向扩展。热疲劳裂纹的扩展方式为:穿过较大WC颗粒的扩展、穿过WC颗粒密集区域的扩展、穿过缺陷孔洞处的扩展、穿过WC颗粒脱落处的扩展。
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