29 / 2021-03-18 18:58:30

等离子重熔注射法制备碳化钨增强金属基复合涂层

金属基复合涂层,等离子熔覆,重熔注射,微观组织,显微硬度,残余应力

为解决颗粒增强金属基复合涂层制备过程中颗粒分解、沉底及涂层开裂等问题，提出一种新的等离子重熔注射（Plasma Remelting and Injection, PRI）方法。PRI法利用较低能量的等离子弧重熔熔覆层表层，通过精确控制增强颗粒的注射角度来避免与等离子弧的接触，实现颗粒的熔池尾部注入。在重熔过程中，较低的能量输入减小了增强颗粒的熔化，且较浅的熔深进一步避免了颗粒沉底，从而提升颗粒对涂层的改性增强作用。本文通过热像仪图像处理与几何关系计算得到增强颗粒的最佳注射角，制备出WC颗粒增强的铁基复合涂层。研究了复合涂层中WC颗粒的分布、微观结构、硬度和残余应力，分析了WC颗粒的溶解机制，并对其热损伤程度进行半定量评估。与等离子同轴送粉制备的复合涂层对比结果表明，同轴送粉涂层的WC颗粒有明显沉底，且颗粒内部出现穿晶裂纹，导致涂层出现严重开裂；PRI法有效避免了WC颗粒下沉，其热损伤程度降低，且在涂层表面生成M₆C碳化物；PRI法制备的涂层在距离表面1.5mm范围内硬度显著提升，涂层表面热残余应力下降了33.5%，有效降低了涂层开裂倾向。