Page 29 - 理化检验-物理分册2025年第一期

何 群，等：激光熔覆铁基涂层的显微组织和磨损性能

材料 夏比摆锤冲击试验方法》制备一定形状（V形 层试样耐磨粒磨损性能越好。吹损试验时，吹损介
缺口）和尺寸55 mm×10 mm×10 mm的金属试样。 质为SiO 2 和Al 2 O 3 ，粒度为20~100 μm，吹损压力为
摆锤式冲击试验机处于简支梁状态，以试验机举起 0.4~0.6 MPa，采用质量为200 g和1 000 g的SiO 2 和
的摆锤进行一次冲击，使试样沿缺口冲断，用折断时 Al 2 O 3 混合物吹损基材和涂层，通过被测试样损失质
摆锤重新升起的高度差计算试样的冲击吸收能量， 量评价吹损性能，在一定的试验条件下，损失质量越
其数值越大，材料韧性越好。颗粒冲蚀磨损试验机结 小，表明涂层耐吹损性能越好。
构与日本ACT-JP型试验机类似，试验参数为：冲蚀距 2 试验结果与讨论
离为 100 mm，冲蚀角度为30°和90°， 磨料为棕刚玉，其
2.1 微观形貌与物相组成
粒度为200~300 μm， 压缩空气压力为0.1~0.4 MPa，
喷嘴内径为3.6~4.0 mm，喷嘴长度为22 mm。采用 不同质量分数镍包WC铁基涂层的SEM形貌
被测试样冲蚀磨损损失质量评价冲蚀磨损性能，在 如图1所示。涂层组织致密，形成网络状结构特征；
一定的试验条件下，失重量越小，表明涂层的耐冲蚀 随着镍包WC的添加，涂层晶粒细化；局部区域分布
磨损性能越好。根据美国ASTM G65-16《使用干 着未分解的WC颗粒[见图1（b）~1（d）]，WC颗粒
砂/橡胶轮试验仪测量磨损的试验方法》标准，在橡 保持了原有形貌；同时WC颗粒周边熔化分解，熔化
胶轮磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损性能试验，试 后的WC颗粒与Fe、Cr元素形成碳化物，将WC颗
验载荷为13 N，橡胶轮转速为60 r/min，橡胶轮直径 粒牢牢固定在涂层中，有效结合。相对于不含镍包
为220 mm，磨料（棕刚玉）粒度为250 μm，磨损时间 WC铁基涂层和质量分数为10%的镍包WC铁基涂
为60 min。采用被测试样磨损损失质量评价磨粒磨 层，质量分数为20%和30%镍包WC铁基涂层的晶
损性能，在一定的试验条件下，磨损失重量越小，涂 粒显著细化。

图 1 不同质量分数镍包 WC 铁基涂层的 SEM 形貌
不同质量分数镍包铁基WC涂层的XRD图谱如 2.2 显微硬度
图2所示。由图2可知：质量分数为10%的镍包铁基 基材和不同镍包WC质量分数铁基涂层表面的
WC涂层析出Fe 3 W 3 C、Fe 6 W 6 C、WC和Cr 23 C 6 ；随着 显微硬度和冲击吸收能量如图3所示。基材的显微
镍包WC质量分数的增大，Fe 6 W 6 C和Cr 23 C 6 衍射峰 硬度约为180 HV0.5，冲击吸收能量为34.2 J，当镍
增强，碳化物数量显著增多。尤其质量分数为30% 包WC质量分数为 0，10%，20%，30%时，铁基涂层
镍包WC铁基涂层的Fe 6 W 6 C和Cr 23 C 6 衍射峰显著增 的显微硬度分别为690，720，774，819 HV0.5，铁基
强，表明碳化物析出量增大。 涂层的冲击吸收能量分别为38.6，43.8，61.1，62.2 J，
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