微/纳米WC复合涂层析出相对硬度和耐磨性的影响

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摩擦磨损是自然界中相对运动表面存在的一种广泛的现象。摩擦磨损不仅造成材料损耗，而且造成能源的浪费，因为摩擦过程中所做的功90%以上以热的形式损耗掉。如果材料在磨损过程中能利用它产生的摩擦热，材料由于温度的升高发生相变或者析出，而这些组织变化必然对材料的磨损性能有所影响。本文利用激光熔覆高温熔化和快速凝固的特性，激光产生的高温，必然使得微/纳米陶瓷相WC粉末大部分融解于熔池中；快速凝固使得熔池凝固时这些熔化的陶瓷相成分不能及时析出而固溶在熔覆涂层的粘结合金中，使之处于过饱和状态，而使熔覆涂层中含有众多的亚稳相。这种亚稳态涂层受到外界驱动力，如摩擦热和摩擦力作用时，涂层有可能通过发生相变和析出向稳态转变，从而达到系统平衡。本文在此基础上进一步研究了涂层的这种析出和相变对其硬度和磨损性能的影响。

实验所用试样块尺寸为15mm×12mm×10mm，材料为45钢；粘结金属为自熔合金粉末Ni60B，颗粒尺寸为20～45μm；微米级碳化钨颗粒为YF112型号12%Co-WC，颗粒尺寸为10～50μm；选用S7412型号12%Co～WC作为纳米级碳化钨颗粒，晶粒粒径(平均)50～500nm。

研究结果表明，磨损面产生的析出相形貌为近似于球状的白色小颗粒，粒度在数十到几百纳米之间。同种成分涂层比较，析出相能够提高涂层的硬度和改善涂层的磨损性能。不同成分涂层比较，析出相对涂层磨损性能的作用不如原始碳化钨颗粒尺寸大小起到的作用大，WCmn涂层的磨损性能最佳。

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