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本课题采用高速火焰喷涂技术,在紫铜基体表面制备了镍基合金(WC/Ni、NiCrBSi)涂层,通过对涂层及界面区的显微硬度、显微组织结构、相组成、合金元素的分布特征进行分析,研究喷涂工艺与涂层及界面区的显微组织及力学性能之间的关系。 采用显微硬度计测定涂层的显微硬度分布。结果表明,采用高速火焰喷涂技术喷涂镍基合金粉末,可获得硬度很高的涂层。在涂层横向上,WC/Ni涂层的显微硬度因合金粉末中WC含量的不同而不同,WC35/Ni涂层的显微硬度最低(平均约HM760),WC45/Ni涂层的显微硬度最高(平均约HM960),WC50/Ni涂层的显微硬度界于两者之间(平均约HM898);NiCrBSi涂层的显微硬度分布比较均匀,平均显微硬度值约HM940。在涂层纵向上,各涂层的显微硬度分布都具有外层显微硬度较小、内层较大的特点,即涂层外疏松、内致密。 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析涂层及界面的显微组织特征。结果表明,涂层显微组织致密,颗粒的变形度大,颗粒间的粘结性较强;硬质相镶嵌或弥散分布在涂层基体上;打底层镍包铝与工作层之间有晶粒间的相互过渡现象;打底层与Cu基体结合处的界面呈交错状,而且界面区Cu基体一侧存在一条明显的组织变化带。 采用X射线衍射仪(xRD)、电子探针(EPMA)对镍基合金涂层进行了判定和分析。结果表明,涂层的基体组织为γ-Ni基固溶体。WC/Ni涂层中的硬质相主要为颗粒状的WC、Cr3C2等碳化物,牢固地镶嵌在涂层基体上;NiCrBSi涂层中的硬质相主要为CrB、Cr2B等硼化物,弥散分布在γ-Ni基固溶体上,有利于提高涂层的耐磨性。 界面区涂层电子探针线扫描及Cu基体一侧能谱分析的试验结果表明,界面区存在合金元素的扩散现象,主要是Ni元素向Cu基体的扩散,这说明在喷涂过程中界面区存在一定的冶金结合方式。对于喷涂WC/Ni涂层,Ni元素向Cu基体扩散的程度因粉末粒子中WC含量的不同而有所不同,喷涂WC35/Ni涂层