灰口铸铁表面等离子熔覆WC增强Ni基合金涂层的组织与性能研究开题报告

全文总字数：3902字

1. 研究目的与意义（文献综述）

灰口铸铁具有铸造性良好、可加工性能强、成本低等优点，在工业生产中获得了广泛的应用，如矿山开采、石油化工、机械制造等[1]。但灰口铸铁中的碳、硅含量较多，使其表现出明显的石墨化性能，其铸态组织由片状石墨和金属基体组成，影响了灰口铸铁的力学性能，使其耐磨、耐蚀性较差，大大减小了灰口铸铁的应用范围[2]。因此，从表面工程的角度，有必要提高其表面的强韧性和耐磨、耐蚀的能力。虽然表面处理技术很多，但都存在一定的的局限性，尤其是在保证结合性能的前提下的工艺性和经济性问题[3]。在工业快速发展的今天，人们对于材料性能和制造技术的要求也变得更高，在有特殊要求的工业设备领域，传统铸铁的性能已达不到要求。为了提高铸铁的表面性能使其减小应用领域的局限性，人们采用了多种表面处理工艺，如激光熔覆[4]、热喷涂[5]、电镀[6]等。但是使用这些方法都会存在一些缺陷，例如：电镀的涂层非常薄，涂层与基体之间的界面非常差，以至于涂层容易从基体上剥离；热喷涂的效率较高，但涂层与基体是机械性的结合，并含有许多微裂纹和孔隙，容易导致使用时间减少，涂层过早失效[7]；激光熔覆是一种快速加热和非平衡凝固技术[8]，热变形小，但因其激光器价格太高，且零部件易损坏，使其工业应用受到一定的限制[9]，其制备的涂层耐磨、耐蚀性较差，限制了在恶劣环境中的广泛应用。

等离子熔覆作为一种先进的极具发展前途的表面修复和改性技术，具有工艺性能稳定、生产效率高、工作设备成本低等特点，并且可用于制备大面积涂层，被工程机械领域广泛应用[10-11]。其通过使用高温等离子弧，将基体表层金属与合金粉末同时熔化，然后随着等离子弧的转移，在基体上铺展并迅速凝固成高质量的熔覆层[12]。目前，常用的等离熔覆用材料包括fe基合金、ni基合金、co基合金等合金粉末，其中ni基合金具有良好的中高温性能，并且其耐磨、耐蚀及抗氧化性能优异[13]。另外，金属陶瓷复合涂层是熔覆技术领域发展的热点，目前国内外对在ni、co基合金粉末中添加wc、sic等陶瓷相得到的硬质复合涂层研究较多[14]，其中，wc的耐磨性极佳，并且ni基合金对wc有非常好的润湿性[15]。因此等离子熔覆wc颗粒增强ni基合金涂层被工业领域广泛应用[16]。

本课题拟采用等离子熔覆技术，在灰口铸铁表面制备具有良好耐磨性、耐蚀性和韧性较高的wc增强ni基合金涂层，研究涂层制备的工艺参数对涂层组织和性能的影响规律。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

涂层制备：以wc颗粒、ni60合金粉末为涂层粉末材料，采用等离子熔覆法在ht250基体表面制备wc增强ni基合金耐磨涂层；

涂层表征：通过光学显微镜（om）电子扫描显微镜（sem）、x射线衍射仪（xrd）、维氏硬度计等表征手段对对等离子熔覆wc增强ni基合金涂层的成分、组织和性能进行表征分析。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，在灰口铸铁表面等离子熔覆wc增强ni基合金涂层。

第7－10周：完成涂层微观组织表征和涂层硬度的分析测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]韩景伟,吴成武,张晓强,程旭东.灰口铸铁表面镍基喷焊层的组织和性能研究[j].材料保护,2019,52(10):46-49.

[2]曹冬梅,李海东.灰铸铁的力学性能提升及热处理研究[j].机械工程师,2014(10):82-83.

[3]赵彬,卢金斌,周留洋,彭竹琴,侯应黎.灰口铸铁等离子热喷焊wc/ni基涂层组织和性能研究.郑州:中原工学院学报,2012.