WC-Co熱噴涂層力學性能與殘余應力研究.pdf

1、WC-Co熱噴涂涂層技術是國內外的一個研究焦點。WC-Co涂層技術可望成為解決重大裝備關鍵零部件耐磨的關鍵技術。國內外學者對WC-Co材料熱噴涂工藝、涂層組織結構以及常溫性能，進行了大量的研究工作。但對WC-Co涂層斷裂韌性、殘余應力及疲勞性能的研究還很少。因此，有必要對此進行系統、深入的研究，為WC-Co涂層的工程應用提供強有力的技術支持。
　　 本論文針對水輪機過流件和關鍵零部件的力學性能問題，系統地研究了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等涂層力學性能。采用壓痕法測量了涂層彈性模量和斷裂韌性，利用SEM/BSE等技術分析了壓痕致裂紋擴展機理；利用四點彎曲法測量了涂層界面應變能釋放率；同時采用X射線衍射法測量了涂層殘余應力；采用高頻疲勞試驗機測量了涂層軸向疲勞，主要得出以下結論：
　　 (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涂層表面應力都表現為壓應力，且HVOF噴涂層殘余壓應力水平比APS噴涂層高85.50MPa，約

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