Page 66 - 理化检验-物理分册2024年第十一期
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汪志刚，等：含镍包WC铁基合金涂层显微组织和摩擦磨损性能
W、C，与涂层合金元素Cr和Fe发生化学反应，形成
了Cr 23 C 6 、Fe 3 W 3 C、Fe 6 W 6 C等硬质相，发挥弥散强
化作用。析出碳化物作为形核中心，可以促进二次
枝晶形成、细化涂层晶粒，起到细晶强化作用。在弥
散强化、细晶强化的综合作用下，涂层硬度增大，当
镍包WC质量分数为30%时，涂层显微硬度达到最
大值，为819 HV0.5。
2.2.2 拉伸性能测试
图4为基体和不同镍包WC含量涂层的拉伸性
能测试结果。由图4可知： 随着镍包WC含量的增加，
涂层在室温和高温条件下的抗拉强度、屈服强度、断
图 3 基体和不同镍包 WC 含量涂层的显微硬度分布曲线
别为720，774，819 HV0.5，随着镍包WC含量的增 后伸长率、断面收缩率均略微增大，且均较基体试样
大，涂层显微硬度显著增大，结合界面的硬度也相应 有大幅提升。涂层高温抗拉强度和屈服强度显著提
提高；涂层显微硬度曲线呈阶梯状分布，由内向外硬 高的原因为，在激光熔覆制备过程中，涂层与基体表
度逐渐降低，说明涂层硬度大，基体硬度最小。 层形成冶金结合，使涂层组织致密、晶粒细化，大量
随着镍包WC含量的增大，涂层显微硬度显著 细小碳化物析出强化，材料的高温抗拉强度和屈服
增大。激光熔覆过程中，部分镍包WC高温分解成 强度得到提高。
图 4 基材和不同镍包 WC 含量涂层的拉伸性能测试结果
2.2.3 冲击性能测试
基材和不同镍包WC含量涂层的冲击性能测试
结果如图5所示。由图5可知：基体试样的冲击吸收
能量为34.2 J；不含镍包WC涂层试样的冲击吸收能
量为38.6 J；含有质量分数为20%，30%镍包WC涂
层试样的冲击吸收能量分别为61.1，62.2 J，均较基
体试样有大幅提升。
涂层晶粒细化导致晶界处的位错吞噬和释放能
力明显提高，使涂层的塑性和韧性增大。晶粒越细
小，则晶界面积越大，对涂层材料性能的影响也越
大。对于涂层材料的室温力学性能来说，晶粒越细
小，其强度和硬度越大，塑性和韧性也越好。因为晶 图 5 基体和不同镍包 WC 含量涂层的冲击性能测试结果
粒较细，可使塑性变形更均匀，内应力集中较小；还 的强度和韧性增大。
可以使晶界面增多，晶界越曲折，晶粒与晶粒之间交 2.2.4 摩擦磨损试验
错的机会就越多，抑制了裂纹的萌生和扩展，使材料 图6为室温下基体和不同镍包WC含量涂层的
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