稀土镍基金属陶瓷复合涂层成分和硬度分布的研究

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1、２００７年２月农业机械学报第３８卷第２期稀土镍基金属陶瓷复合涂层成分和硬度分布的研究宣天鹏霍影闵丹【摘要】研究了真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵截面的微观组织形态及合金元素与显微硬度的分布特征。结果表明：稀土（Ｃｅ＋Ｌａ）消除了Ｎｉ６０＋ＷＣ涂层中的针状相，改变了第二相的分布形态。稀土提高了涂层中Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ和Ｗ的含量；降低了Ｆｅ的含量。稀土还明显地提高了复合涂层的显微硬度，两种Ｎｉ６０＋ＷＣ复合涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的０２ｍ

2、ｍ处。关键词：Ｎｉ６０＋ＷＣ复合涂层稀土元素界面形态元素和硬度分布中图分类号：ＴＧ１７４４４５文献标识码：Ａ７ｍｍ×７ｍｍ，涂层原料为Ｎｉ６０自熔性合金粉末，引言稀土是０２％的富铈合金（Ｃｅ＋Ｌａ）粉末，详见表１。真空熔结是在普通钢铁零件表面形成镍基、钴陶瓷相是占粉末质量２０％、纯度为９９５％的ＷＣ颗基等合金涂层的新型表面冶金技术，可以赋予零件粒。表面高强度、高硬度、良好的耐磨性、耐热性和耐腐试验方法蚀性等优异性能。真空熔结技术操作方便，不受零部真空熔结设备为ＶＦ７９Ｊ型真空熔结炉，将件形状的影响，在内槽和盲孔处皆可以形成涂层，对Ｎｉ６０、金属陶瓷粉末与０２％（Ｃｅ

3、＋Ｌａ）粉末混合均环境无污染，日益受到人们的关注［１～２］匀，涂覆于４５号钢试样的表面，涂层厚度为１ｍｍ。。为了进一步提高真空熔结合金涂层的性能，作者在研究了稀土试样经低温烘干后放入真空炉内，真空度为１０Ｐａ，对涂层显微组织、相结构影响机制的基础上［３］熔结温度为１０５０℃，保温５ｍｉｎ，随炉冷却至，又讨论了含稀土的真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵１８０℃，然后出炉空冷，试样表面精磨后再进行分析。截面微观组织形态、合金元素和显微硬度的分布在ＬＥＯ１４５０型扫描电子显微镜上观察涂层纵截规律。面的微观组织形态；利用ＫＥＶＥＸＳｉｇｍａ能谱微分析系统和ＭＨ６型显微硬度计分析涂层与母材纵

4、试验条件和方法截面的成分和显微硬度分布，自涂层与母材的界面试验材料熔合带两侧始，向两边以０２ｍｍ为间隔测定化学试样为正火态的４５号钢，尺寸为３０ｍｍ×成分和显微硬度值，总测量长度为２０ｍｍ。表自熔性合金和稀土（﹤＋）的化学组成和粉末尺寸Ｎｉ６０自熔性合金稀土（Ｃｅ＋Ｌａ）质量分数燉％粉末尺寸燉质量分数燉％粉末尺寸燉ＣＣｒＳｉＢＦｅＮｉμｍＦｅＭｇＣＰｒＮｄＣｅＬａμｍ０７～０８１２～１６３０～３５２８～４０≤１５其余４０～８０≤０２≤００５≤００５≤１０≤１０≥４０＜６０４０～８０上分布着灰黑色针状、点状、块状相（爜），以及四周结

5、果和讨论有星芒状细针的白色团块状相（爞）；图１ｂ的Ｎｉ６０＋涂层纵截面的微观组织形态ＷＣ＋ＲＥ涂层中针状组织已基本消失，白色团块相图１是涂覆镍基金属陶瓷复合涂层试样纵截面呈紧密聚集状，边缘已没有星芒状细针。同时，第二的扫描电镜照片。图１ａ的Ｎｉ６０＋ＷＣ涂层基体（爛）相在涂层中呈弥散、不连续分布。纵截面组成相的构收稿日期：２００５１０２６安徽省“十五”科技攻关项目（项目编号：０１０１２０３１）和合肥市重点科研资助项目（项目编号：２００６０４１）宣天鹏合肥工业大学材料科学与工程学院教授，２３０００９合肥市霍影合肥工业大学材料科学与工程学院硕士生闵丹合肥工业大学材料科学与工程

6、学院硕士生第２期宣天鹏等：稀土镍基金属陶瓷复合涂层成分和硬度分布的研究２０９成和形态与横截面是对应的，灰黑色针状、点状、块层的界面能和表面张力［４］，阻碍了针状第二相的析状相由Ｃｒ２３Ｃ６、Ｃｒ７Ｃ３、Ｗ２Ｃ、Ｎｉ３Ｂ、ＮｉＢ、ＣｒＢ混合构出，使得涂层因针状相前端造成应力集中、割裂涂层成，白色团块相由ＷＣ组成［３］基体的现象得到缓解。稀土还加速了陶瓷相ＷＣ颗。涂层纵截面组织形态的改变与添加稀土前后涂粒的熔化分解［５］，陶瓷相ＷＣ周围星芒状细针消失层的局部过冷、结晶特性等因素有关，稀土降低了涂了，呈块状分布，改善了组织。图１真空熔结镍基金属陶瓷涂层纵截面的显微组织（ａ）Ｎｉ６０＋Ｗ

7、Ｃ（ｂ）Ｎｉ６０＋ＷＣ＋ＲＥ涂层纵截面合金元素的分布渡到碳钢母材，存在着Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｆｅ等元素较大图２是涂覆Ｎｉ６０和Ｎｉ６０＋ＷＣ＋ＲＥ合金涂层的浓度梯度。Ｎｉ６０＋ＷＣ＋ＲＥ合金涂层的中Ｎｉ、纵截面合金元素分布曲线，在两种试样的纵截面上，Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ元素含量基本上都高于Ｎｉ６０＋ＷＣ涂层，由碳钢母材至合金涂层，Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ等元素含量上述各元素在母材中的含量都略低于Ｎｉ６０＋ＷＣ升高，Ｆｅ元素含量降低；各元素含量在碳钢母材中涂层；而Ｎｉ６０＋ＷＣ＋ＲＥ