预处理对电弧反应合成WCp增强铁基复合材料组织和性能的影响

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1、学校代码10530学号201107071548分类号TG331密级公开硕士学位论文预处理对电弧反应合成WCp增强铁基复合材料组织和性能的影响学位申请人朱励芬指导教师肖逸锋副教授学院名称机械工程学院学科专业材料科学与工程研究方向焊接材料及装备二零一四年五月EffectsofPretreatmentonMicrostructureandPropertiesofWCpReinforcedFe-basedCompositesbyArcReactionSynthesisCandidateZhuLifenSupervis

2、orAssociateProfessorXiaoYiFengCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMaterialProcessingEngineeringSpecializationWeldingMaterialandEquipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay2014湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果

3、。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论

4、文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要传统耐磨材料难以满足现代工业的综合性能使用要求，WCp增强铁基复合涂层材料是解决该问题的有效途径。但外加WC存在分解、污染和成本高等问题，采用W粉和石墨反应合成制备技术成为新的选择。但是，原位反应合成中存在原料均匀性的问题，轻质的石墨会导致混料不均匀现象。因此本文提出采用钨粉、石墨为原料、辅以微量硅铁、铝镁粉等稳弧脱氧剂，经真空预烧结后，在钢表面制成预制涂层，经电弧反应合成WC颗粒增强铁基涂层材料。本文研究了原料预处理对原料、涂层组织及其性

5、能的影响。对原料进行预烧结处理有助于改善其均匀性，达到“固碳”的目的，而选择合适的工艺有利于原料预烧结过程中W、C元素的相互扩散。本文研究了原料的成型方式、预烧结温度及原料中W、C原子摩尔比对原料的影响，研究表明：压制压力在280MPa时，压块有良好的外观成形和高的密度；随着预烧结温度的提高，预烧结压块中逐渐出现W2C和WC，钨、碳原子结合强度增强；通过对比，W︰C(原子摩尔比)=1︰1.5的原料中整体颗粒均匀性比W︰C(原子摩尔比)=1︰2的原料要好。原料经不同工艺处理后，所制备的涂层中物相种类无变化，但硬

6、质相的体积分数和均匀性有较大差异，从而影响到各涂层的硬度和耐磨性能。涂层组织由WC、Fe3W3C、M7C3、马氏体所组成。原料不同成型方式对涂层中WC硬质相的分布均匀性有较大影响，压块方式比松装方式组织均匀，制备的涂层硬度梯度分布更合理，耐磨性能更好，其相对耐磨性是基体的14倍。原料经不同温度预烧结，所制备的涂层中，随着预烧结温度的提高，涂层中WC体积分数增大，组织的均匀性得到显著改善，硬度和耐磨性能提高，摩擦系数降低。选取不同W、C原子摩尔比原料进行预烧结处理，所制备的涂层中，当W:C(原子摩尔比)=1:1

7、.5时，涂层组织均匀，硬质相WC颗粒尺寸较大，耐磨性能好；当W:C(原子摩尔比)=1:2时，涂层中因存在较多结晶裂纹使得耐磨性能差。关键词：预烧结；原位合成；涂层；显微组织；耐磨性IAbstractAbstractThetraditionalwear-resistantmaterialsaredifficulttomeetmodernindustryperformancerequirementwhiletheWCpreinforcedironmatrixcompositecoatingmaterialisan

8、effectivewaytosolvethisproblem.Astheexistenceofdecomposition,pollutionandhigh-costwhenaddingWCdirectly,itisanewchoicetoadoptthewayofpowderreactivesynthesisbytungstenpowderandgraphite.However,rawmateria