WC-Co熱噴涂層力學(xué)性能與殘余應(yīng)力研究.pdf

1、WC-Co熱噴涂涂層技術(shù)是國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究焦點(diǎn)。WC-Co涂層技術(shù)可望成為解決重大裝備關(guān)鍵零部件耐磨的關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)WC-Co材料熱噴涂工藝、涂層組織結(jié)構(gòu)以及常溫性能，進(jìn)行了大量的研究工作。但對(duì)WC-Co涂層斷裂韌性、殘余應(yīng)力及疲勞性能的研究還很少。因此，有必要對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究，為WC-Co涂層的工程應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
　　 本論文針對(duì)水輪機(jī)過(guò)流件和關(guān)鍵零部件的力學(xué)性能問(wèn)題，系統(tǒng)地研究了APS和HVOF兩

2、種噴涂方法制備的納米WC-Co、普通WC-Co、WC-12Co以及WC-17Co等涂層力學(xué)性能。采用壓痕法測(cè)量了涂層彈性模量和斷裂韌性，利用SEM/BSE等技術(shù)分析了壓痕致裂紋擴(kuò)展機(jī)理；利用四點(diǎn)彎曲法測(cè)量了涂層界面應(yīng)變能釋放率；同時(shí)采用X射線衍射法測(cè)量了涂層殘余應(yīng)力；采用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了涂層軸向疲勞，主要得出以下結(jié)論：
　　 (1)APS噴涂納米WC-Co涂層硬度比HVOF噴涂納米WC-Co涂層低402.40HV，約50.3

3、9％；納米WC-Co涂層硬度高于普通WC-Co涂層50.10HV，約4.36％；WC-12Co涂層硬度高于WC-17Co涂層62.40HV，約5.20％；WC-Co涂層硬度沿深度方向呈梯度分布；APS噴涂WC-Co涂層彈性模量比HVOF噴涂WC-Co涂層低125.24，98.42％；納米WC-Co涂層彈性模量比普通涂層高13.00GPa，約5.43％；WC-12Co涂層彈性模量比WC-17Co涂層高40.90GPa，約16.20％；

4、r>　　 (2)APS噴涂WC-Co涂層斷裂韌性比HVOF噴涂WC-Co涂層低1.97MPa.m1/2，約50.00％；納米WC-Co涂層斷裂韌性比普通涂層高0.61 MPa.m1/2，約11.41％；WC-12Co涂層斷裂韌性比WC-17Co涂層低0.38 MPa.m1/2，約7.16％；
　　 (3)APS和HVOF噴涂WC-Co涂層表面應(yīng)力都表現(xiàn)為壓應(yīng)力，且HVOF噴涂層殘余壓應(yīng)力水平比APS噴涂層高85.50MPa，約

5、61.60％；納米WC-Co涂層殘余壓應(yīng)力水平比普通WC-Co涂層高20.89MPa，約10.27％；WC-12Co涂層殘余應(yīng)力水平低WC-17Co涂層18.67MPa，約9.08％；HVOF噴涂WC-Co涂層殘余應(yīng)力均表現(xiàn)為壓應(yīng)力，表面殘余應(yīng)力值比較集中，殘余應(yīng)力沿表面分布較為平緩，沿著深度方向應(yīng)力值浮動(dòng)較大，呈梯度分布。HVOF噴涂WC-Co涂層中各相殘余應(yīng)力大小及狀態(tài)均不同，WC和W2C相為壓應(yīng)力，而Co6W6C相則為拉應(yīng)力；