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超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层涂层冲蚀损伤行为

时间:2022-03-29 11:33:09  来源:  作者:

在冲蚀前后对材料的质量进行称量记录,基体材料、单层WC涂层、含有Ni过渡层未重熔处理的WC涂层、含有Ni过渡层并重熔处理的WC涂层以及司太立6(对比材料)在不同冲蚀角度下试样体积损失率见图1所示。从图中可见,当冲蚀角度为30°时,含有过渡层并重熔处理的WC涂层的体积损失率最小,司太立6次之,含有过渡层未重熔处理的WC涂层和单层WC较低,基体材料的体积损失率最大;当冲蚀角度在45°时,含有过渡层并重熔处理的WC涂层的体积损失率最小,基体材料次之,司太立6最大;当冲蚀角度在60°时,基体材料的体积磨损率最小,含有过渡层并重熔处理的WC涂层的体积损失率次之,单层WC涂层和含有过渡层未重熔的WC涂层较低,司太立6最大。这主要是因为对于塑性材料(304基体材料)随着冲蚀角度变大,冲蚀损失越来越小,在冲蚀角度比较小(2030°)的时候材料的冲蚀损失最严重。然而对于脆性材料(WC涂层、司太立6)而言,大角度下的冲蚀磨损率较大。

在冲蚀角度30°时,含有过渡层未重熔处理的WC涂层和单层WC涂层耐冲蚀性能相当;当冲蚀角度增高时,含有过渡层未重熔处理的WC涂层的耐冲蚀性相比单层WC涂层有所提高,所以可见通过在基体和WC涂层中间添加Ni基合金过渡层能提升涂层的耐冲蚀性能。

冲蚀角度从30°60°,单层WC涂层的体积冲蚀率从0.0225mm3/g增加到0.0306mm3/g,而含有过渡层并重熔处理的WC涂层的冲蚀率却相对较低,30°下为单层WC涂层的65.3%,仅为基体材料的52.9%;45°时为单层WC涂层的65.2%;60°时为单层WC涂层的77.9%。可见,WC涂层通过重熔处理后,其耐冲蚀性有了明显提升。

1涂层在不同冲蚀角度下的体积损失率

2为基体、WC涂层和司太立6的冲蚀磨损面形貌。从图中可以看出,基体、WC涂层、司太立6的表面都存在不同程度的微切削造成的沟槽以及颗粒锤击表面造成的凹坑。在冲蚀角度30°下,304不锈钢基体表面破坏严重,冲蚀颗粒在基体表面造成的沟槽较多(图中红色椭圆框内)。含有过渡层未重熔处理的WC涂层、单层WC涂层和司太立6表面被冲蚀颗粒破坏比较严重,沟槽较多,而含有过渡层并重熔处理后的WC涂层表面较为平整,沟槽较少,切削深度较小。相比于30°,冲蚀角度为40°时材料表面的犁沟深度较深,并且能明显看到有冲击坑出现。冲蚀角度为60°时,材料表面冲击坑较多(图中黄色方框内),并且由于冲蚀粒子是不规则的多边形,甚至能看到颗粒尖角造成的凿坑。

具有一定冲击能量的碳化硅微粒冲击试样表面,其冲击作用可以划分为垂直于冲蚀表面的法向运动和平行于冲蚀表面的切向运动。切向运动使得不规则的冲蚀粒子如同刀具一样对材料表面进行切削,结果会出现微观切削和微观犁沟痕迹,进而在连续冲击切削下脱落而导致失重;而垂直于冲蚀试样表面的法向作用则会对试样表面造成类似锤击的效果,使冲蚀粒子锤击表面造成材料失重。在30°小角度下冲蚀,冲蚀表面的磨损形式是微切削、犁沟;60°大角度下冲蚀,冲蚀磨损机理是锤击和微切削。

2材料冲蚀表面形貌


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