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基于热-流-固耦合的WC颗粒激光弥散化定向分布模拟
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作者 王蕾 周天 +2 位作者 张泽琳 郭钰瑶 夏绪辉 《金属热处理》 北大核心 2026年第1期309-316,共8页
采用数值模拟方法,分析了激光弥散化工艺中熔池稳定熔融阶段的热流场分布、WC颗粒的运动轨迹及其在强化层中的分布规律,构建了基于热-流-固耦合的多物理场模型,揭示熔池内部流动特性及其对WC颗粒运动的影响。结果表明,Marangoni对流是... 采用数值模拟方法,分析了激光弥散化工艺中熔池稳定熔融阶段的热流场分布、WC颗粒的运动轨迹及其在强化层中的分布规律,构建了基于热-流-固耦合的多物理场模型,揭示熔池内部流动特性及其对WC颗粒运动的影响。结果表明,Marangoni对流是影响熔池流动的主导因素,流速随温度梯度和光斑半径变化。不同工艺参数显著影响WC颗粒的运动模式及最终分布,较小光斑半径或低线能量密度导致WC颗粒局部富集,而适中光斑半径和线能量密度有助于WC颗粒的均匀沉积。通过优化工艺参数,提出了浅层均匀分布法和深层均匀分布法,实现了WC颗粒在不同深度强化层的稳定均匀分布。 展开更多
关键词 激光弥散化工艺 Marangoni对流 wc颗粒分布 数值模拟
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飞行器运输振动下GH4169/WC激光熔覆复合涂层摩擦磨损性能研究
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作者 林婕 张海瑞 +3 位作者 丁昊昊 姚鑫宇 姚重阳 王尧 《材料导报》 北大核心 2026年第4期107-116,共10页
针对飞行器机构在运输、转载、挂飞等工况下的磨损失效问题,结合激光熔覆技术制备GH4169/WC复合涂层,开展激光熔覆工艺参数优化研究以及材料在运输振动工况下的常温干摩擦磨损行为和机理研究。基于田口-灰色关联理论,建立了GH4169/WC复... 针对飞行器机构在运输、转载、挂飞等工况下的磨损失效问题,结合激光熔覆技术制备GH4169/WC复合涂层,开展激光熔覆工艺参数优化研究以及材料在运输振动工况下的常温干摩擦磨损行为和机理研究。基于田口-灰色关联理论,建立了GH4169/WC复合材料激光熔覆工艺参数优化方法,对激光熔覆工艺参数进行优化。以实际地面运输试验数据作为输入,开展飞行器机构动力学仿真与有限元分析,确定磨损试验中接触应力、滑动速度等试验参数。利用往复摩擦磨损试验机开展不同接触参数下的摩擦磨损试验,对比GH4169/WC复合涂层与单一GH4169材料的耐磨性能,分析磨损形貌和磨损量随接触应力与滑动速度的变化规律和机理。结合田口-灰色关联理论成功将多响应目标转化为单一灰色关联度,实现了激光熔覆工艺的优化。优化后的激光功率为650 W,扫描速度为2 mm/s,送粉速率为4.7 g/min。并且预测的灰色关联度(0.6697)与实验值(0.6729)吻合较好,误差仅为0.5%。同时,与单一GH4169镍基高温合金相比,GH4169/WC复合涂层磨损深度以及对磨副磨损量均得到了降低。田口-灰色关联法能够快速准确地实现复合材料激光熔覆工艺参数优化,有效提高熔覆层质量,为激光熔覆复合材料的工业应用提供了理论依据。同时,利用激光熔覆技术制备GH4169/WC复合涂层能够提高材料耐磨性能,改善飞行器在运输、转载、挂飞等工况下的磨损失效问题。 展开更多
关键词 激光熔覆工艺优化 GH4169/wc复合涂层 田口-灰色关联法 摩擦磨损 磨损机理
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CeO_(2)对WC-Co-Cr基涂层组织及摩擦学性能的影响研究
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作者 徐瑞 张帅 +4 位作者 尹高天 李飞 李慧 刘树峰 鲁飞 《表面技术》 北大核心 2026年第1期208-216,共9页
目的采用热喷涂工艺制备WC基硬质涂层,是基材表面强化领域的一种高效技术手段。传统WC基涂层存在高温脱碳问题,耐磨损性能不足,亟需开发新的材料组分及技术手段以提升涂层的综合性能。方法通过机械混合制备不同稀土添加量的稀土复合WC-1... 目的采用热喷涂工艺制备WC基硬质涂层,是基材表面强化领域的一种高效技术手段。传统WC基涂层存在高温脱碳问题,耐磨损性能不足,亟需开发新的材料组分及技术手段以提升涂层的综合性能。方法通过机械混合制备不同稀土添加量的稀土复合WC-10Co-4Cr-xCeO_(2)(x=0%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%,质量分数)喷涂粉体。采用等离子喷涂技术,制备稀土改性WC-Co-Cr基涂层,系统研究了CeO_(2)对复合涂层微观结构、硬度、结合强度及耐磨损性能的影响,分析了CeO_(2)加入对喷涂涂层高温脱碳行为的影响规律。结果试验结果表明,引入CeO_(2)并未改变涂层的物相组成,当CeO_(2)添加量为2.0%时,WC-10Co-4Cr-2.0%CeO_(2)涂层硬度达到1464HV0.5,相较未添加稀土的WC-10Co-4Cr涂层提升了42%,改性WC涂层的结合强度较原始涂层提升了28.9%。此外,稀土改性形成的CeO_(2)-Cr-WC连续包覆结构,并辅以热处理,通过降低局部氧分压和物理阻隔的共同作用,有效抑制了WC的高温脱碳。经热处理后,WC-10Co-4Cr-2.0%CeO_(2)涂层的磨损量最低达1.8 mg,摩擦系数同步降低至0.547,表现出最佳的耐磨损性能。结论CeO_(2)加入可以有效提升涂层的硬度和耐磨损性能,稀土CeO_(2)复合WC涂层可替代传统WC基涂层进行基材表面强化。 展开更多
关键词 wc-Co-Cr CeO_(2)改性 等离子喷涂 热处理 耐磨性能
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回火处理对铁基合金-WC涂层耐磨性能的影响
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作者 张玺 何丽 +3 位作者 吴菲菲 刘文卓 解芳 翟长生 《电镀与精饰》 北大核心 2026年第1期109-115,共7页
为提高45钢的耐磨性,采用火焰喷涂+真空重熔工艺在45钢表面制备了铁基自熔合金涂层,并通过添加WC颗粒和回火处理改善涂层性能。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机等仪器测试分析了... 为提高45钢的耐磨性,采用火焰喷涂+真空重熔工艺在45钢表面制备了铁基自熔合金涂层,并通过添加WC颗粒和回火处理改善涂层性能。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机等仪器测试分析了各涂层的表/截面性能。结果表明,铁基自熔合金涂层主要由Cr_(7)C_(3)、Fe_(2)Si等硬质相及(Fe,Cr)、(Ni,Cr,Fe)等固溶体相组成。添加WC可细化涂层枝晶结构,提高涂层显微硬度(从993.15 HV0.5提升至1057.73 HV0.5),降低涂层表面摩擦系数(从0.879降至0.556),但涂层表/截面的孔洞缺陷略有增加。添加WC并经回火处理后,涂层枝晶分布更为均匀,孔洞缺陷大幅度减少,涂层显微硬度进一步提升至1060.06 HV0.5,摩擦系数进一步降低至0.531,磨损表面平坦均匀,耐磨性能显著优于其他两种涂层。 展开更多
关键词 回火处理 铁基自熔合金 wc 耐磨性
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不同预制体孔数量下WC/Fe基复合材料温度场及应力场模拟
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作者 杨林 张飞 +4 位作者 李祖来 吴迪 石一凡 杨智祥 付函位 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2026年第1期55-60,共6页
采用ProCAST软件对不同预制体孔数量下WC增强高铬铸铁基复合材料的温度场和应力场进行模拟。结果发现,砂型铸造时不同预制体孔数量所产生的应力分布存在显著差异。三孔数量的预制体对金属液的缓流效果最明显,产生的应力更小,金属液的最... 采用ProCAST软件对不同预制体孔数量下WC增强高铬铸铁基复合材料的温度场和应力场进行模拟。结果发现,砂型铸造时不同预制体孔数量所产生的应力分布存在显著差异。三孔数量的预制体对金属液的缓流效果最明显,产生的应力更小,金属液的最大流速仅为1.561 m/s,其等效应力为655.8 MPa,温度场及应力分布更均匀。通过铸造试验成功制备了结合良好的WC/Fe基复合材料。 展开更多
关键词 wc/Fe基复合材料 预制体孔 温度场 应力场
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WC含量对激光熔覆WC/15-5PH不锈钢复合涂层组织和性能的影响
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作者 王志强 武辉 赵汉卿 《机械工程材料》 北大核心 2026年第2期27-35,共9页
采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备WC质量分数分别为0,10%,20%,30%的WC/15-5PH不锈钢复合涂层,研究了涂层的微观结构、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:WC/15-5PH不锈钢复合涂层主要由α-Fe、马氏体、Fe-Cr、(Fe,Ni)、Cr_(7)C... 采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备WC质量分数分别为0,10%,20%,30%的WC/15-5PH不锈钢复合涂层,研究了涂层的微观结构、显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:WC/15-5PH不锈钢复合涂层主要由α-Fe、马氏体、Fe-Cr、(Fe,Ni)、Cr_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6)和WC组成,当WC含量增加至20%~30%时,涂层中出现新相W2C。随着WC含量增加,涂层中柱状晶数量减少,等轴晶数量增加,晶粒明显细化,涂层中的碳化物颗粒数量增加。随着WC含量增加,涂层的显微硬度升高,摩擦因数和磨损率均降低,当WC质量分数为30%时涂层的硬度相较于15-5PH不锈钢涂层提高约41%,摩擦因数和磨损率则分别降低约18%和73%。复合涂层的主要磨损机制均为氧化磨损、黏着磨损和少量磨粒磨损,随着WC含量增加,磨粒磨损程度进一步降低。随着WC含量增加,涂层的自腐蚀电流密度增大,容抗弧半径减小,耐腐蚀性能降低。 展开更多
关键词 激光熔覆 wc含量 15-5PH不锈钢 复合涂层 微观结构 耐磨性能 耐腐蚀性能
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成形温度及真空度对真空粉末锻造纳米WC-12Co硬质合金组织及性能的影响
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作者 张雅欣 姜超 +2 位作者 翟月雯 周质光 周乐育 《塑性工程学报》 北大核心 2026年第1期62-70,共9页
采用真空粉末锻造工艺,在不同成形温度与真空度的工艺条件下制备纳米WC-12Co硬质合金试样,研究成形温度及真空度对纳米WC-12Co硬质合金组织及性能的影响机制。结果表明,随着成形温度的升高,WC平均晶粒尺寸变大,Co相分布均匀度提高,硬度... 采用真空粉末锻造工艺,在不同成形温度与真空度的工艺条件下制备纳米WC-12Co硬质合金试样,研究成形温度及真空度对纳米WC-12Co硬质合金组织及性能的影响机制。结果表明,随着成形温度的升高,WC平均晶粒尺寸变大,Co相分布均匀度提高,硬度和抗弯强度呈现先增加后下降的趋势;烧结成形过程中WC-12Co硬质合金存在Co的损耗,且会随着成形温度的升高而加剧;通过提高炉内的气压可以有效减少Co相损耗,降低合金的成分偏析。分析表明,真空粉末锻造工艺可以实现纳米WC-12Co硬质合金的制备,炉内气压为6000 Pa,成形压力为50 MPa,成形温度为1300℃时合金试样的密度为13.9 g·cm^(-3),硬度为91.3 HRA,抗弯强度为2952 MPa。 展开更多
关键词 纳米wc-Co硬质合金 真空粉末锻造工艺 力学性能 组织演化
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激光熔覆Ni60/WC涂层对65Mn钢旋耕刀耐磨耐蚀性能的影响
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作者 王鑫怀 黄有杰 +2 位作者 姜帆 耿家源 梁汉优 《中国农机装备》 2026年第1期62-65,共4页
为解决65 Mn钢旋耕刀耐磨性不足、使用寿命短的问题,采用激光熔覆技术在其表面制备Ni 60/WC复合涂层。研究了扫描速度(400、800、1200 mm/min)对涂层微观结构、硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响。试验结果表明,激光功率1500W、扫描速度80... 为解决65 Mn钢旋耕刀耐磨性不足、使用寿命短的问题,采用激光熔覆技术在其表面制备Ni 60/WC复合涂层。研究了扫描速度(400、800、1200 mm/min)对涂层微观结构、硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响。试验结果表明,激光功率1500W、扫描速度800 mm/min为优化工艺参数,此时涂层稀释率28%适中,组织致密均匀,主要由细晶γ-Ni固溶体、枝晶间共晶及弥散分布的硬质碳化物组成,表面硬度高达1086 HV,约为基体的3.5倍;摩擦磨损试验结果表明,涂层的平均摩擦系数为0.0771,磨损体积较基体减少86%,耐磨性显著提升。在3.5 wt%NaCl溶液中,涂层的腐蚀电流密度较基体降低一个数量级,表现出优异的耐腐蚀性能。研究结果证实了激光熔覆Ni 60/WC涂层是一种有效提升旋耕刀表面性能的技术途径。 展开更多
关键词 激光熔覆 旋耕刀 Ni 60/wc涂层 显微组织 耐磨性 耐腐蚀性
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2A12铝合金表面超音速喷涂WC涂层在高温高碱高盐环境下的腐蚀行为研究
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作者 田晓勇 李秀兰 +2 位作者 张京华 蒋本强 董赵朋 《材料保护》 2026年第1期73-83,共11页
铝合金常作为石油钻井固井附件材料,但随着钻井深度增加以及井下环境因素(即高温、强碱、高盐等)的耦合作用,铝合金往往遭受严重的腐蚀。为改善铝合金耐蚀性,利用喷涂技术在2A12基材表面制备WC涂层,并在pH=14、220℃、30%NaCl环境下进... 铝合金常作为石油钻井固井附件材料,但随着钻井深度增加以及井下环境因素(即高温、强碱、高盐等)的耦合作用,铝合金往往遭受严重的腐蚀。为改善铝合金耐蚀性,利用喷涂技术在2A12基材表面制备WC涂层,并在pH=14、220℃、30%NaCl环境下进行不同时间的腐蚀(12、24、36、48h)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等表征方法,对腐蚀产物和腐蚀形貌进行系统分析。结果表明,随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率呈现先上升后降低的变化趋势。在腐蚀12h内WC涂层能对2A12进行有效保护,但随着腐蚀时间增加,腐蚀离子渗透进入基体,在涂层表面出现大量腐蚀产物,且制备WC涂层后,其腐蚀电流密度由3.53×10^(-4)A/cm^(2)(2A12),下降到4.77×10^(-6)A/cm^(2)(2A12/WC),可以对基材形成较好保护。然而,由于2A12铝合金与WC的线膨胀系数相差较大,且喷涂WC涂层中自身存在的空隙裂纹缺陷,为腐蚀离子进入基材提供通道,涂层在井下严苛环境中长时间(36h)腐蚀后出现脱落失效。 展开更多
关键词 高温高碱高盐 2A12铝合金 wc涂层 腐蚀产物 腐蚀机理 Al_(2)O_(3)
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燃烧室压力对WC-10Ni_(5)Cr涂层的组织及性能影响
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作者 张国锋 李旺 +3 位作者 常乐怡 张泽宇 杨跃 胡兴兴 《福建冶金》 2026年第1期29-32,共4页
本文利用超音速火焰喷涂技术,采用3种不同的喷涂工艺参数制备了WC-10Ni_(5)Cr涂层,研究了喷涂参数对WC-10Ni_(5)Cr涂层的微观形貌、结合强度、孔隙率、沉积率及力学性能的影响。研究发现:采用超音速火焰喷涂技术制备的WC-10Ni_(5)Cr涂... 本文利用超音速火焰喷涂技术,采用3种不同的喷涂工艺参数制备了WC-10Ni_(5)Cr涂层,研究了喷涂参数对WC-10Ni_(5)Cr涂层的微观形貌、结合强度、孔隙率、沉积率及力学性能的影响。研究发现:采用超音速火焰喷涂技术制备的WC-10Ni_(5)Cr涂层与基体之间结合良好,结合强度均在73 MPa以上;涂层组织致密,孔隙率均小于0.5%;涂层的沉积率随着燃烧室压力的增加降低了10%;随着燃烧室压力的增加,涂层的显微硬度增加,但断裂韧性降低。 展开更多
关键词 喷涂参数 wc-10Ni_(5)Cr涂层 微观组织 力学性能
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WC和TiB_(2)对NiCr基合金组织与性能的影响
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作者 张永生 符婷凤 +3 位作者 杨威 尼军杰 黄智泉 刘胜新 《材料保护》 2026年第1期102-109,共8页
为了提高NiCr基合金的硬度及耐磨性,采用熔化极活性气体保护焊方式分别堆焊WC和TiB_(2)增强的NiCr基合金.通过金相显微镜、扫描电子显微镜以及能谱仪(SEM-EDS)对堆焊层进行微观形貌和成分分析,采用X射线衍射仪表征焊层的物相组成,用维... 为了提高NiCr基合金的硬度及耐磨性,采用熔化极活性气体保护焊方式分别堆焊WC和TiB_(2)增强的NiCr基合金.通过金相显微镜、扫描电子显微镜以及能谱仪(SEM-EDS)对堆焊层进行微观形貌和成分分析,采用X射线衍射仪表征焊层的物相组成,用维氏硬度计测量焊层的显微硬度.结果表明:在WC和TiB_(2)增强的NiCr基合金中,γ-Ni固溶体中分布着大量的M_(23)C_(6)和M_(7)C_(3)等碳化物,且WC和TiB_(2)均有细化M_(23)C_(6)和M_(7)C_(3)晶粒的作用,因为TiB_(2)颗粒比WC更细小,异质形核核心更多,所以其对晶粒细化作用更为显著;WC和TiB_(2)的加入均提高了NiCr基合金的硬度,添加9%(质量分数)WC的NiCr基合金的硬度稍低于添加4%(质量分数)TiB_(2)的NiCr基合金的硬度,后者平均硬度在载荷1 N、保载时间10 s的条件下为479~480 HV;不论是加入WC还是TiB_(2),焊层表面都有裂纹,焊层内部均有孔洞. 展开更多
关键词 碳化钨 二硼化钛 NiCr基合金 硬度 晶粒细化
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Al/Ni-WC复合涂层高温抗氧化性能与扩散分析 被引量:1
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作者 李德元 孙继博 +2 位作者 李光全 张楠楠 祝成 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期197-204,共8页
【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提... 【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提高碳钢的高温使用寿命,拟在碳钢表面制备Ni-Al反应改性涂层。【方法】采用超音速火焰喷涂在碳钢基体上制备Ni-WC涂层,随后在其上利用电弧喷涂制备Al涂层,在800℃不同时间扩散处理下使得涂层内的Ni-Al发生反应,以得到金属间化合物并增强其高温抗氧化性能。通过记录氧化增重曲线测试涂层的高温抗氧化性能。【结果】在高温氧化过程中Al/Ni-WC复合涂层在Al/Ni界面处原位生成了富铝的Ni-Al金属间化合物。Al/Ni-WC涂层经800℃扩散处理过程中,首先形成富Al的NiAl 3,且其表面Al原子与大气中的氧原子反应形成了Al_(2)O_(3)。随着反应时间的延长,在Al/Ni界面形成的NiAl 3相转变为抗高温氧化能力更优异的Ni_(2)Al_(3)相,两种Ni-Al金属间化合物本身具有高熔点和高温抗氧化性能,且在Al/Ni-WC复合涂层表面形成的Al_(2)O_(3)减缓了氧原子的扩散过程。Al/Ni-WC复合涂层试件的扩散层厚度随着扩散处理时间的延长呈现类似线性增长趋势。经800℃扩散处理后,Al/Ni-WC涂层中NiAl 3层的增厚速率较快,且在加热10 h后原位反应生成了更厚的Ni_(2)Al_(3)层。经800℃扩散处理20 h后,经过原位反应得到了比NiAl 3层稍厚一些的Ni_(2)Al_(3)层。由于Ni_(2)Al_(3)层熔点更高且更稳定,因而经过800℃扩散处理后的Al/Ni-WC涂层具有更好的高温抗氧化能力。经900℃/50 h扩散处理后的Al/Ni-WC涂层经循环氧化后存在陶瓷相Al_(2)O_(3)、WC和NiAl相,在陶瓷相和NiAl相的共同作用下呈现较好的高温抗氧化性能。测得不同扩散时间下Al/Ni-WC涂层的扩散层厚度,得到了Ni和Al之间的扩散关系式,其扩散反应动力指数为0.79045,复合涂层对碳钢基体的保护作用明显提高。【结论】在氧化过程中形成的Ni-Al金属间化合物、Al_(2)O_(3)膜与涂层中原有WC相的共同作用下碳钢基体的高温抗氧化性能得到了明显提升。通过氧化增重实验可知,在Ni层中增加陶瓷相以后,金属-陶瓷复合涂层的高温抗氧化能力明显优于碳钢基体,因而对碳钢基体的保护效果更好。 展开更多
关键词 电弧喷涂 超音速火焰喷涂 碳钢 原位生成 Al/Ni-wc复合涂层 Al/Ni界面 高温抗氧化性能 Ni-Al金属间化合物
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粗晶WC-Co硬质合金原料制备研究进展
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作者 杨健 陈宇航 +1 位作者 黄丽容 李勇 《材料研究与应用》 2025年第6期1015-1022,共8页
粗晶WC-Co具有高硬度、高耐磨性、高抗压强度、高弹性模量,以及良好的断裂韧性、高温性能、耐蚀性、抗氧化性等特性,在石油钻采、矿山和煤矿开采、凿岩和隧道施工,及耐磨性提升等领域得到广泛应用。近年来,随着制造业向高端化、智能化... 粗晶WC-Co具有高硬度、高耐磨性、高抗压强度、高弹性模量,以及良好的断裂韧性、高温性能、耐蚀性、抗氧化性等特性,在石油钻采、矿山和煤矿开采、凿岩和隧道施工,及耐磨性提升等领域得到广泛应用。近年来,随着制造业向高端化、智能化方向发展,对硬质合金性能提出了更高的要求,而原料制备作为影响合金性能的关键环节,其研究进展备受关注。针对硬质合金的硬度和强度相互排斥,即耐磨性和韧性的此消彼长的问题,本文综述了粗晶WC-Co硬质合金原料制备的研究现状。重点围绕粗晶WC粉末制备方法、碳含量调控、粘结剂选择、多尺度WC粉末复合技术、混合和球磨工艺优化等方面的技术进展进行了分析。尤其是,在多尺度WC粉末复合技术领域,通过双峰/多峰粒度配比构建的粗-细晶协同结构,成功实现了合金断裂韧性与耐磨性的协同提升,标志着硬质合金设计从单一性能优化向多目标协同调控的重要转变。同时,还探讨了改进工艺设备、优化工艺和材料配方的发展路径,揭示了原料制备向高纯化、均匀化和高效化发展的趋势,以及纳米技术和3D打印技术等新型制备技术的应用前景。 展开更多
关键词 wc-CO硬质合金 粗晶 原料制备 wc 碳含量 粘结剂 混合 球磨
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超声辅助激光熔覆Ni-WC梯度复合涂层组织及性能研究
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作者 郝敬宾 杜沁 +4 位作者 牛庆伟 付天池 刘昊 杨海峰 刘新华 《机械工程学报》 北大核心 2025年第10期164-177,共14页
随着工业机械装备在极端环境中对关键部件表面性能要求的提高,Ni-WC功能梯度材料(Functionally graded material,FGM)在提升关键部件表面性能方面展现出更加广泛的应用潜力。本研究采用超声辅助激光熔覆技术(Ultrasonic-assistedlaser c... 随着工业机械装备在极端环境中对关键部件表面性能要求的提高,Ni-WC功能梯度材料(Functionally graded material,FGM)在提升关键部件表面性能方面展现出更加广泛的应用潜力。本研究采用超声辅助激光熔覆技术(Ultrasonic-assistedlaser cladding,UALC)在H13钢基板上制备Ni-WC梯度复合涂层,通过控制WC颗粒与Ni60粉末的混合比例,成功构建三种不同WC含量的涂层(WC15、WC25、WC35)。超声振动的引入显著优化了涂层的微观结构,减少了内部缺陷(如:裂纹和气孔),提升了涂层的致密性和均匀性。结果表明:梯度设计和超声辅助能有效减少涂层内部裂纹和气孔,提高涂层成形质量;超声辅助促进层间物质交换,减少应力集中和性能差异;超声辅助的梯度涂层在硬度、耐磨性和抗冲击性能方面均有提升,硬度相较于传统多层单一WC25涂层提高了约10%、磨损率降低了55.56%、冲击吸收功提升了18.7%;超声梯度涂层展现出最佳的冲击韧性,断口分析显示其具有更多的韧窝。研究结果证实了UALC技术在提升梯度涂层性能方面的有效性,为机械关键部件的表面强化提供了一种新的技术途径。 展开更多
关键词 激光熔覆 Ni-wc梯度涂层 超声辅助 耐磨性 抗冲击性
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M2高速钢表面激光多道熔覆WC-12Co涂层的数值模拟与实验研究
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作者 陈翔 郭海华 +2 位作者 李金华 姚芳萍 何为 《应用激光》 北大核心 2025年第3期56-70,共15页
通过COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟耦合软件在M2高速钢基材表面上熔覆多道WC-12Co涂层,研究多道熔覆中不同道次间的温度传递影响规律,从而探究熔覆涂层成功制备的工艺参数选择,并应用仿真温度影响规律进行实验验证。结果表明,每... 通过COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟耦合软件在M2高速钢基材表面上熔覆多道WC-12Co涂层,研究多道熔覆中不同道次间的温度传递影响规律,从而探究熔覆涂层成功制备的工艺参数选择,并应用仿真温度影响规律进行实验验证。结果表明,每道次熔覆层受到相邻后续两道次熔覆涂层制备时的温度传递影响较大,而相邻后续第三道以后熔覆涂层影响较低;多道熔覆过程中前四道与后续道次升温速率不同;采用较低功率进行多道熔覆对减少热量累积以及成功制备熔覆涂层更为有利。当激光功率900 W时,熔覆涂层制备时的激光能量与相邻后续道次间的热影响程度匹配性较好,得到了宏观形貌较好、组织内部细小且无缺陷的熔覆涂层。 展开更多
关键词 多道熔覆 数值模拟 温度传递 M2高速钢 wc-12CO涂层
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激光定向能量沉积制备WC-25Co硬质合金及其摩擦磨损性能研究
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作者 叶楠 李诗宇 +3 位作者 伍子纯 毛杰 卓海鸥 唐建成 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第2期497-504,共8页
本实验以球形致密WC-12Co复合粉和球形Co粉为原料,通过激光定向能量沉积技术制备了WC-25Co(质量分数,%)硬质合金,研究了激光功率对WC-25Co硬质合金微观组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Co颗粒熔化并形成液相,显著提高了WC-12Co的沉... 本实验以球形致密WC-12Co复合粉和球形Co粉为原料,通过激光定向能量沉积技术制备了WC-25Co(质量分数,%)硬质合金,研究了激光功率对WC-25Co硬质合金微观组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Co颗粒熔化并形成液相,显著提高了WC-12Co的沉积质量。升高激光能量促进了Co液相的流动,合金致密化程度和组织均匀性显著改善。合金组织均由WC相和Co相组成,未发现Co_(3)W_(3)C、Co_(6)W_(6)C和W2C等脱碳相的存在。随激光功率的升高,合金硬度逐渐升高,磨损率呈现先减小后增大的趋势。在1400 W功率下WC-25Co硬质合金磨损率最低,为(0.81±0.11)×10^(-5)mm^(3)/(N·m),其磨损机制主要为磨料磨损,此外还存在少量的氧化磨损。 展开更多
关键词 wc-25Co硬质合金 激光定向能量沉积技术 激光功率 摩擦磨损性能
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TiC和TaC对无黏结相WC组织与性能的影响
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作者 卓海鸥 叶楠 +3 位作者 伍子纯 毛杰 唐建成 朱文谭 《中国钨业》 2025年第2期60-66,共7页
本文以TiC、TaC粉末和纯纳米WC粉为原料,通过热压烧结技术制备了WC-TiC、WC-TaC以及WC-TiC-TaC无黏结相硬质合金,系统研究了TiC、TaC以及TiC-TaC的添加对WC无黏结相硬质合金微观组织和性能的影响。结果表明:1800℃烧结温度条件下,各试... 本文以TiC、TaC粉末和纯纳米WC粉为原料,通过热压烧结技术制备了WC-TiC、WC-TaC以及WC-TiC-TaC无黏结相硬质合金,系统研究了TiC、TaC以及TiC-TaC的添加对WC无黏结相硬质合金微观组织和性能的影响。结果表明:1800℃烧结温度条件下,各试样致密度均达99%以上,平均晶粒尺寸<600 nm。其中,TaC对WC晶粒生长的抑制作用最显著(平均晶粒尺寸为370.1 nm),但存在W_(2)C脱碳相。无脱碳相存在、组织均匀性好的WC-TiC断裂韧性、抗弯强度最高,其断裂韧性、抗弯强度分别为5.68 MPa·m^(1/2)、1027.48 MPa。WC-TaC晶粒尺寸细小且存在脆性W_(2)C相,其硬度与耐磨性最好,硬度达2662.8 HV0.3,磨损率仅为1.3×10^(–7)mm^(3)/(N·m)。由于各试样的高硬度、高致密度及较小的晶粒尺寸,使其在摩擦磨损试验中主要发生磨粒磨损。其中,WC-TaC磨损表面犁沟较浅,仅出现少量细小凹坑,表现出了优异的耐磨性。 展开更多
关键词 wc无黏结相硬质合金 热压烧结 显微组织 性能
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纳米或超细WC-Co粉体制备过程强化研究进展
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作者 潘锋 尚慧俊 +1 位作者 黎亨利 杜占 《中国粉体技术》 CAS 2025年第1期1-10,共10页
【目的】总结纳米或超细碳化钨钴(WC-Co)粉体制备过程的研究,解决WC-Co做为热喷涂原料对机械零件的磨损和腐蚀的影响。【研究现状】总结纳米或超细WC-Co制备过程强化、反应路径,以及Co对还原碳化过程的作用等;其中机械作用力强化包括球... 【目的】总结纳米或超细碳化钨钴(WC-Co)粉体制备过程的研究,解决WC-Co做为热喷涂原料对机械零件的磨损和腐蚀的影响。【研究现状】总结纳米或超细WC-Co制备过程强化、反应路径,以及Co对还原碳化过程的作用等;其中机械作用力强化包括球磨强度的影响、氧化钨原料的影响、反应温度的影响,原子或分子水平强化包括气相化学合成、喷雾转化,气相碳质强化反应过程包括烃类物质、一氧化碳;纳米或超细WC-Co制备过程反应路径包括还原过程、碳化过程;对还原碳化过程的作用包括Co对氧化钨还原碳化过程具有催化作用、Co影响WC-Co产物粒径、Co含量增加降低碳化温度、Co促进气态碳源析碳等。【结论与展望】提出WC-Co粉体制备反应路径方面,应深入揭示制备反应路径,应进一步分析缺碳相η物相在制备过程中的作用,对W、Co、C扩散的影响机制;认为模拟分析反应过程中还原碳化气与固体原料之间的热量、质量传递过程,可为制备过程进一步优化调控和反应器放大设计奠定理论基础;同时WC-Co粉体热喷涂性能方面,用于机械件的喷涂处理时,应测试涂层的抗磨损和腐蚀性能,反馈调控优化和制备过程。 展开更多
关键词 硬质合金涂层 纳米或超细wc-Co 技术进展 反应路径
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Effect of GPLs on Grain Size of WC in WC-Co-GPLs Cemented Carbides:Refinement Mechanism
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作者 Li Meng Wei Dong +4 位作者 Hu Huixuan Wu Weiguo Zhong Sisi Gong Manfeng Zhang Chengyu 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第7期1727-1732,共6页
The influence of graphene platelets(GPLs)on the WC grain size of WC-Co-GPLs cemented carbide prepared by low-pressure sintering was investigated.The role of GPLs in refining WC grains was explored by characterizing gr... The influence of graphene platelets(GPLs)on the WC grain size of WC-Co-GPLs cemented carbide prepared by low-pressure sintering was investigated.The role of GPLs in refining WC grains was explored by characterizing grain size and phase distribution.Results show that the addition of GPLs leads to significant grain refinement of WC and the more uniform distribution of WC grain size.When the content of GPLs is 0.10wt%,the average WC grain size in the cemented carbide is 0.39μm,which is 32%lower than that in WC-Co.However,the shape of WC grains is almost unaffected,while the mean free path of Co decreases.The grain refinement of WC is attributed to the homogeneous distribution of GPLs between WC/WC and WC/Co grain boundaries,which hinders the solution and precipitation process of WC in liquid phase Co,as well as the migration and growth of WC grains.Additionally,GPLs can serve as heat transfer plates in materials to improve cooling efficiency,thus inhibiting the growth of WC grain. 展开更多
关键词 wc-Co cemented carbide GPLs wc grain size
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提高WC-Co硬质合金高温性能的研究进展
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作者 胡泽艺 肖银春 +2 位作者 范才河 林孝良 卢益玲 《包装学报》 2025年第5期11-23,共13页
WC-Co硬质合金凭借其卓越的硬度、耐磨性和高温力学性能,被广泛应用于航空航天、矿山开采及装备制造等对材料要求极为苛刻的领域。然而,随着高端制造业的不断进步,对材料性能的要求日益提高,WC-Co硬质合金在高温环境下的服役稳定性、抗... WC-Co硬质合金凭借其卓越的硬度、耐磨性和高温力学性能,被广泛应用于航空航天、矿山开采及装备制造等对材料要求极为苛刻的领域。然而,随着高端制造业的不断进步,对材料性能的要求日益提高,WC-Co硬质合金在高温环境下的服役稳定性、抗氧化性及高温力学性能面临严峻挑战。本文系统综述了影响WC-Co硬质合金高温性能的诸多因素,涵盖合金成分、高温氧化行为及力学性能退化机制等方面,详细分析了这些因素对材料组织稳定性和性能的具体影响规律。同时,重点探讨了提升硬质合金高温性能的主要研究方法与最新进展,包括热处理与烧结工艺的优化、晶粒细化技术的应用、黏结相的优化替代,以及添加稀有金属碳化物等策略。此外,还简要介绍了分子动力学模拟技术在WC-Co硬质合金研究中的实际应用。 展开更多
关键词 wc-CO硬质合金 氧化行为 高温性能 分子动力学
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