等離子噴涂具有沉積速度快、生產(chǎn)效率高、適用范圍廣、成本低等優(yōu)勢(shì)，是目前國(guó)內(nèi)、外最常用的一種表面工程技術(shù)，其在航空航天、能源、機(jī)械、冶金等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。Ni基自熔性合金涂層性能優(yōu)良且可噴涂性好，是一類常用的噴涂材料，主要應(yīng)用于局部要求耐磨、耐熱腐蝕及抗熱疲勞的材料表面。但現(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)表面涂層性能的要求愈來(lái)愈高，單一Ni基涂層已很難滿足某些苛刻工況的要求。陶瓷顆粒增強(qiáng)Ni基涂層能將Ni金屬母相材料較高的強(qiáng)度、韌性和良好的工藝性能與增強(qiáng)陶瓷顆粒材料優(yōu)異的耐磨、耐蝕、耐高溫及化學(xué)穩(wěn)定性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，極大地提高材料的表面性能。
因此近年來(lái)陶瓷顆粒增強(qiáng)Ni基涂層制備成為材料科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。WC是耐磨性非常好的硬質(zhì)相，具有硬度高、高溫穩(wěn)定、塑性好以及與Ni基合金潤(rùn)濕性良好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作熱噴涂Ni基合金的增強(qiáng)相。本文采用等離子噴涂方法制備了WC顆粒增強(qiáng)Ni60A涂層，分析了涂層的顯微組織，測(cè)試了涂層抗沖蝕磨損性能，并討論了復(fù)合涂層的沖蝕機(jī)理。
實(shí)驗(yàn)用基體材料為γ-TiAl基合金(TAC-2)，其尺寸為20mm×20mm×8mm。噴涂用鎳基合金粉末及增強(qiáng)相分別采用北京礦冶研究院生產(chǎn)的KF-Ni60A自熔性合金粉末及KF-56型鎳包碳化鎢粉末，將質(zhì)量配比為2∶1的Ni60A粉末和WC粉末采用機(jī)械混合均勻后作為噴涂喂料。在實(shí)際使用中用WC復(fù)合粉末而不用純WC粉末，其主要目的是為了提高增強(qiáng)WC粉體相與Ni基合金母相之間的浸潤(rùn)性和降低噴涂過(guò)程中WC陶瓷相的氧化、脫碳等現(xiàn)象。等離子噴涂試驗(yàn)在美國(guó)普萊克斯公司生產(chǎn)的3710型等離子噴涂系統(tǒng)上進(jìn)行。
噴涂前試樣經(jīng)打磨、除油、噴砂等預(yù)處理。固體粒子沖蝕試驗(yàn)在由噴砂機(jī)自行改裝的沖蝕試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行等離子噴涂WC顆粒增強(qiáng)Ni60A涂層呈層片狀結(jié)構(gòu)，有一定孔隙，WC顆粒在涂層中分布均勻，且與母相結(jié)合良好。隨著沖蝕角度的增大，涂層沖蝕磨損質(zhì)量損失先增大后減小，表現(xiàn)為塑性-脆性復(fù)合沖蝕磨損特征。