D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.06.009 第30卷第6期 北京科技大学学报 Vol.30 No.6 2008年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2008 SHS一离心法制备WCFe金属陶瓷内衬复合钢管 高峰 郭志猛林涛 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要以Fe2O3、WO3、A1和C为反应原料，采用SHS一离心法制备CFe内村复合钢管，利用X射线衍射分析内衬层的 相组成，扫描电镜观察金属陶瓷涂层的组织，利用能谱仪分析涂层与基体结合处的元素分布，显微硬度仪测量内衬层硬度·结 果表明：涂层与基体之间形成良好的治金结合，涂层主要由Fe3W3C组成，还有少量的WC、W2C、Fe3C和Fe;涂层组织呈梯度 分布，靠近基体处晶粒细小，远离基体处晶粒呈粗大树枝状：涂层显微硬度为13.5士1.6GPa,是基体的7~8倍。 关键词复合管：金属陶瓷：自蔓延：硬度：梯度分布 分类号TG148:TQ174 Preparation of W-C-Fe cermet lined steel pipes by SHS-centrifugal process GAO Feng.GUO Zhimeng.LIN Too School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT A cermet lined steel pipe was prepared by the self-propagating high-temperature synthesis (SHS)centrifugal process. In the process,Fe203.WO3.Al and C were used as the staring mixture in order to synthesize a cermet lined coating after the mix- ture ignited and combusted.The phases in the synthesized coating were examined by X-ray diffraction(XRD).The microstructures of the coating and the substrate/coating bonding interface and the distribution of elements adjacent to the interface were analyzed by scanning electron microscopy (SEM)and energy dispersion spectroscope (EDS).The hardness of the coating was measured.The re- sults show that a metallurgical bonding interface is formed between the coating and the substrate pipe.The coating is mainly composed of Fe3W3C,and there is a little WC.W2C,Fe3C and Fe in the coating.The phases in the coating possess a gradient distribution a- long the depth of the coating.The grains near the substrate are fine but those far from the substrate are coarse dendrite crystals.The microhardness of the coating is 13.501.6 GPa.which is 7-8 times higher than that of the substrate. KEY WORDS composition pipe:cermet:SHS:hardness:gradient distribution 金属陶瓷涂层是由一种或多种陶瓷相与金属或 SHS)门是一种利用化学反应自身放热制备材料的 合金组成的多相复合涂层，它既有金属的塑性和韧 技术，利用$HS熔铸涂层法可以制备难熔化合物涂 性又有较高的硬度和耐腐蚀性.以往的金属陶瓷增 层，SHS一离心法具有工艺简单，生产成本低等优 强表面技术主要集中在铝、镁、钛等轻金属方面，近 点，受到了广泛的关注[8].俄罗斯科学家在钢表面 年来，钢铁表面涂层研究逐渐受到重视，并在冶金、 制备了Cr-Ti-C-Fe、Cr一Ti-C-Ni等耐磨涂层， 能源、模具工业中得到广泛应用山.WC具有高硬 并应用于搅拌叶片、钴头、犁铧、冷冻阀门等方面：殷 度、相对好的韧性并且和铁基材料具有良好的润湿 声等利用SHS离心法制备了氧化铝陶瓷涂层o、 性，因此人们常用WC颗粒来增强钢基体的表面， 不锈钢涂层山]等耐磨耐蚀涂层.本文采用SHS一离 目前WC颗粒增强钢基体表面常用的方法有激光 心法制备WCFe内衬复合钢管，并对内衬层的物 熔覆2)、离心铸造、热喷涂6]等.自蔓延高温 相组成、界面结合状态和涂层性能进行了研究· (self-propagating high -temperature synthesis, 1实验 收稿日期.：2007-04-25修回日期：2007-05-27 实验以Al粉、W03粉、Fe2O3粉和石墨粉为反 作者简介：高峰(1977-)，男，博士研究生：郭志猛(1959-)，男。 应原料，其中Al粉、W03粉和Fe203粉均为工业 教授，博士生导师，Email:zmguo@263.nct 纯，粒度为74~147m;石墨粉为化学纯，粒度为
SHS－离心法制备 W－C－Fe 金属陶瓷内衬复合钢管 高 峰 郭志猛 林 涛 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 摘 要 以 Fe2O3、WO3、Al 和 C 为反应原料采用 SHS－离心法制备 W－C－Fe 内衬复合钢管．利用 X 射线衍射分析内衬层的 相组成扫描电镜观察金属陶瓷涂层的组织利用能谱仪分析涂层与基体结合处的元素分布显微硬度仪测量内衬层硬度．结 果表明：涂层与基体之间形成良好的冶金结合涂层主要由 Fe3W3C 组成还有少量的 WC、W2C、Fe3C 和 Fe；涂层组织呈梯度 分布靠近基体处晶粒细小远离基体处晶粒呈粗大树枝状；涂层显微硬度为13∙5±1∙6GPa是基体的7～8倍． 关键词 复合管；金属陶瓷；自蔓延；硬度；梯度分布 分类号 TG148；T Q174 Preparation of W-C-Fe cermet lined steel pipes by SHS-centrifugal process GA O FengGUO ZhimengLIN T ao School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT A cermet lined steel pipe was prepared by the self-propagating high-temperature synthesis （SHS） centrifugal process． In the processFe2O3WO3Al and C were used as the staring mixture in order to synthesize a cermet lined coating after the mixture ignited and combusted．T he phases in the synthesized coating were examined by X-ray diffraction （XRD）．T he microstructures of the coating and the substrate／coating bonding interface and the distribution of elements adjacent to the interface were analyzed by scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersion spectroscope （EDS）．T he hardness of the coating was measured．T he results show that a metallurgical bonding interface is formed between the coating and the substrate pipe．T he coating is mainly composed of Fe3W3Cand there is a little WCW2CFe3C and Fe in the coating．T he phases in the coating possess a gradient distribution along the depth of the coating．T he grains near the substrate are fine but those far from the substrate are coarse dendrite crystals．T he microhardness of the coating is13∙50±1∙6GPawhich is7－8times higher than that of the substrate． KEY WORDS composition pipe；cermet；SHS；hardness；gradient distribution 收稿日期：2007-04-25 修回日期：2007-05-27 作者简介：高 峰（1977－）男博士研究生；郭志猛（1959－）男 教授博士生导师E-mail：zmguo＠263．net 金属陶瓷涂层是由一种或多种陶瓷相与金属或 合金组成的多相复合涂层它既有金属的塑性和韧 性又有较高的硬度和耐腐蚀性．以往的金属陶瓷增 强表面技术主要集中在铝、镁、钛等轻金属方面．近 年来钢铁表面涂层研究逐渐受到重视并在冶金、 能源、模具工业中得到广泛应用［1］．WC 具有高硬 度、相对好的韧性并且和铁基材料具有良好的润湿 性因此人们常用 WC 颗粒来增强钢基体的表面． 目前 WC 颗粒增强钢基体表面常用的方法有激光 熔覆［2－3］、离心铸造［4］、热喷涂［5－6］等．自蔓延高温 合 成 （self-propagating high-temperature synthesis SHS） ［7］是一种利用化学反应自身放热制备材料的 技术利用 SHS 熔铸涂层法可以制备难熔化合物涂 层．SHS－离心法具有工艺简单生产成本低等优 点受到了广泛的关注［8］．俄罗斯科学家在钢表面 制备了 Cr－Ti－C－Fe、Cr－Ti－C－Ni 等耐磨涂层［9］ 并应用于搅拌叶片、钻头、犁铧、冷冻阀门等方面；殷 声等利用 SHS－离心法制备了氧化铝陶瓷涂层［10］、 不锈钢涂层［11］等耐磨耐蚀涂层．本文采用 SHS－离 心法制备 W－C－Fe 内衬复合钢管并对内衬层的物 相组成、界面结合状态和涂层性能进行了研究． 1 实验 实验以 Al 粉、WO3 粉、Fe2O3 粉和石墨粉为反 应原料其中 Al 粉、WO3 粉和 Fe2O3 粉均为工业 纯粒度为74～147μm；石墨粉为化学纯粒度为 第30卷 第6期 2008年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．6 Jun．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．06．009
第6期 高峰等：SHS一离心法制备W℃Fe金属陶瓷内衬复合钢管 .649 2~3m,分别按以下反应式进行配比： 和钢管基体相互作用，形成冶金结合，较高的反应 W03十2A1十C=Al203+WC (1) 温度可以延长产物处在熔融态的时间，增加高温熔 Fe203+2Al=Al203十2Fe (2) 体的流动性，促进气体和熔渣分离。由于自蔓延反 其中，式(1)为硬质相的生成反应式，式(2)为粘结相 应放热极快，与基体接触时间短，加上实验过程中的 的生成反应式.母管尺寸为133mm×200mm,壁 热量损失，如果短时间内释放的热量不足以使基体 厚为4mm,材质为45钢，用开孔石墨片封堵两端： 熔化，则很难在涂层与基体之间形成冶金结合 装卡在离心机上，将400g的式(1)反应原料与400g 自蔓延反应温度的高低可以借助燃烧反应的绝 的式(2)反应原料混合均匀后，装入钢管中，开动离 热温度来衡量，绝热燃烧温度(T)是指在绝热体系 心机，点火，反应结束后，取下钢管，去除外表面的 中，反应的放热使体系能达到的最高温度，它是描述 陶瓷层，得到FeWC衬层厚度约为2mm的复合 SHS反应特征的最重要的热力学参数，常温下体系 钢管 的绝热燃烧温度计算公式为： 通过线切割切下2mm厚的衬层，表面磨平抛 -△=∑Gd+aH (3) 光后做X射线衍射，分析衬层的相组成，所用设备 为日本理学公司的D/max-240衍射仪，Cu靶，波长 其中，△H员为常温298K下反应的热焓变，T为绝 为0.154005nm,扫描范围为10~110°.线切割切 热燃烧温度，Cp为反应产物的恒压热容，△H:为反 下小块复合钢管，镶样，抛光后，用扫描电镜观察金 应产物在升温过程中可能的相变焓、熔化焓、气化 属陶瓷层的组织结构，利用能谱仪对陶瓷层进行元 焓，在实验过程中主要发生两个反应：W03十2A1十 素分析，利用HVS-1000数显显微硬度计测量金属 C一Al203十WC,该反应的绝热燃烧温度为3800K; 陶瓷层显微硬度，荷重2.94N. Fe203十2Al一Al2O3十2Fe,该反应的绝热燃烧温度 为3135K.绝热燃烧温度均高于产物的熔点，同时 2结果与讨论 也高于基体（钢）的熔点，因此有可能在钢基体表面 2.1涂层与基体的结合 形成冶金结合，.图1为涂层与基体在结合处的组织 在涂层的制备过程中，发生了自蔓延高温反应· 及W元素的面分布图.从图1中可以看出，涂层与 为了获得高质量的致密涂层，反应产生的气体和熔 基体结合面光滑，基体中存在W元素，基体和涂层 渣要在离心力下迅速分离，并且产生的高温熔体能 之间形成了冶金结合 (a) 钢管基体 20m 图1涂层与基体结合处组织(a)与W元素的面分布图(b) Fig.1 Microstructure of the coating/substrate interface (a)and distribution of W element (b) 金属陶瓷涂层的质量和涂层与基体间的润湿性 与基体润湿性的状况，由于涂层以铁为粘结相，与 有很大关系，润湿性能的优劣关系到涂层与基体的 基体为同一材料，因此在高温下，涂层与基体的润湿 结合强度，从固液平衡关系可知cos0=(om一o)/ 角为0，涂层与基体结合处界面光滑，结合质量 ,其中0为固相与液相之间的接触角，σ为固气 良好 两相间的表面张力，σ为固液两相间的表面张力， 2.2内衬层的相组成 为气液两相间的表面张力，接触角0表明了涂层 内衬层的XRD分析结果如图2所示，从图中
2～3μm．分别按以下反应式进行配比： WO3＋2Al＋C Al2O3＋WC （1） Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe （2） 其中式（1）为硬质相的生成反应式式（2）为粘结相 的生成反应式．母管尺寸为●133mm×200mm壁 厚为4mm材质为45钢用开孔石墨片封堵两端； 装卡在离心机上将400g 的式（1）反应原料与400g 的式（2）反应原料混合均匀后装入钢管中开动离 心机点火．反应结束后取下钢管去除外表面的 陶瓷层得到 Fe－W－C 衬层厚度约为2mm 的复合 钢管． 通过线切割切下2mm 厚的衬层表面磨平抛 光后做 X 射线衍射分析衬层的相组成所用设备 为日本理学公司的 D／max－240衍射仪Cu 靶波长 为0∙154005nm扫描范围为10～110°．线切割切 下小块复合钢管镶样抛光后用扫描电镜观察金 属陶瓷层的组织结构．利用能谱仪对陶瓷层进行元 素分析．利用 HVS－1000数显显微硬度计测量金属 陶瓷层显微硬度荷重2∙94N． 2 结果与讨论 2∙1 涂层与基体的结合 在涂层的制备过程中发生了自蔓延高温反应． 为了获得高质量的致密涂层反应产生的气体和熔 渣要在离心力下迅速分离并且产生的高温熔体能 和钢管基体相互作用形成冶金结合．较高的反应 温度可以延长产物处在熔融态的时间增加高温熔 体的流动性促进气体和熔渣分离．由于自蔓延反 应放热极快与基体接触时间短加上实验过程中的 热量损失如果短时间内释放的热量不足以使基体 熔化则很难在涂层与基体之间形成冶金结合． 自蔓延反应温度的高低可以借助燃烧反应的绝 热温度来衡量绝热燃烧温度（ Tad）是指在绝热体系 中反应的放热使体系能达到的最高温度它是描述 SHS 反应特征的最重要的热力学参数．常温下体系 的绝热燃烧温度计算公式为： －ΔH ⦵ 298＝∫ Tad 298∑ Cpd t＋ΔHi （3） 其中ΔH ⦵ 298为常温298K 下反应的热焓变T 为绝 热燃烧温度Cp 为反应产物的恒压热容ΔHi 为反 应产物在升温过程中可能的相变焓、熔化焓、气化 焓．在实验过程中主要发生两个反应：WO3＋2Al＋ C Al2O3＋WC该反应的绝热燃烧温度为3800K； Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe该反应的绝热燃烧温度 为3135K．绝热燃烧温度均高于产物的熔点同时 也高于基体（钢）的熔点因此有可能在钢基体表面 形成冶金结合．图1为涂层与基体在结合处的组织 及 W 元素的面分布图．从图1中可以看出涂层与 基体结合面光滑基体中存在 W 元素基体和涂层 之间形成了冶金结合． 图1 涂层与基体结合处组织（a）与 W 元素的面分布图（b） Fig．1 Microstructure of the coating／substrate interface （a） and distribution of W element （b） 金属陶瓷涂层的质量和涂层与基体间的润湿性 有很大关系润湿性能的优劣关系到涂层与基体的 结合强度从固液平衡关系可知 cosθ＝（σsv－σsl）／ σlv其中θ为固相与液相之间的接触角σsv为固气 两相间的表面张力σsl为固液两相间的表面张力 σlv为气液两相间的表面张力．接触角θ表明了涂层 与基体润湿性的状况．由于涂层以铁为粘结相与 基体为同一材料因此在高温下涂层与基体的润湿 角为0涂层与基体结合处界面光滑结合质量 良好． 2∙2 内衬层的相组成 内衬层的 XRD 分析结果如图2所示．从图中 第6期 高 峰等： SHS－离心法制备 W－C－Fe 金属陶瓷内衬复合钢管 ·649·
.650 北京科技大学学报 第30卷 可以看出，涂层相组成主要以Fe3W3C为主，还有 散，生成W2C及WC;由于温度降低很快，扩散不够 WC和W2C,以及少量Fe3C和Fe,由此可见涂层中 完全，所以只生成少量的WC及WC,剩余的C留 存在着大量硬质相，这些硬质相会使涂层具有良好 在Fe中生成Fe3C. 的耐磨性.硬质相的生成和反应过程有关，反应引 2.3内衬层的组织结构 发后，随着温度降低氧化铝生成，并在离心力作用下 图3是复合钢管涂层的背散射电子形貌，沿直 与高温熔体分离，高温铁液中溶解了大量的W元素 径方向由图3(a)至3(c)·由图可以看出：涂层组织 和C元素，随着温度降低Fe3W3C生成并析出：同时 沿径向变化，在靠近基体处的组织比较细小致密，如 铁中还存在大量的C,C元素继续向Fe3W3C中扩 图3(a);随后涂层组织晶粒逐渐增大并出现树枝 7000 晶，如图3(b);最后全部为枝晶，如图3(c)·这是因 6000 o Fe,WC WC 为点火后反应在离心力场下瞬间完成，呈熔融态的 5000 o WC 产物在离心力下分离，氧化铝密度小，而且熔点较 4000 v Fe C 高，在靠近内表面处凝固，液态铁中溶解了大量的 3000 W和C,当混和熔体与铁基体接触时，由于熔体温 2000 度很高，基体表面熔化，涂层与基体形成冶金结合， 1000 又因为靠近基体，散热速度比较快，所以形成的析出 40 60 80 100 的晶体比较细小；而在靠近陶瓷层的位置，由于陶瓷 20W9) 熔点较高，首先凝固，阻碍了熔体散热，同时氧化铝 图2合成涂层的XRD图谱 在凝固过程中放热，促进了附近位置的晶粒生长，因 Fig.2 X-ray diffraction pattern of the synthesized coating 此形成了枝晶 20m 20山m 20μm 图3复合钢管的背散射电子形貌，(a)涂层底部：(b)涂层中部；(c)涂层顶部 Fig.3 SEM back-scattered electron micrographs of the cermet-lined composite pipe:(a)bottom of the layer:(b)middle of the layer:(c)top of the layer 2.4内衬层的显微硬度 在Fe3W3C、WC和WzC等硬质耐磨相，涂层的硬度 图4所示为涂层横截面硬度分布曲线，涂层的 明显高于基体的硬度，约为基体的7~8倍.涂层硬 表面维氏显微硬度范围为13.5士1.6GPa·从图4中 度在复合管内表面处略有下降，这和涂层的组织呈 可以看出，横界面的硬度呈梯度变化，由于涂层中存 梯度有关.由图3(c)可以看出，在靠近涂层表面的 16 位置，树枝晶较为粗大，白色硬质相的体积分数要小 12 于涂层的其他位置，因此造成内表面处硬度略有 8 下降 3结论 0.51.01.52.02.53.03.5 (1)以Fe203、W03、Al和C为反应原料，采用 距涂层表面距离/mm SHS离心法制备了WCFe金属陶瓷内衬钢管，涂 层厚度约为2mm,涂层与基体形成冶金结合， 图4涂层横截面显微硬度分布曲线 Fig.4 Microhardness distribution curve of the coating cross section (2)涂层主要由Fe3W3C组成，还有少量的
可以看出涂层相组成主要以 Fe3W3C 为主还有 WC 和 W2C以及少量Fe3C 和Fe．由此可见涂层中 存在着大量硬质相这些硬质相会使涂层具有良好 的耐磨性．硬质相的生成和反应过程有关反应引 发后随着温度降低氧化铝生成并在离心力作用下 与高温熔体分离高温铁液中溶解了大量的 W 元素 和 C 元素随着温度降低 Fe3W3C 生成并析出；同时 铁中还存在大量的 CC 元素继续向 Fe3W3C 中扩 图2 合成涂层的 XRD 图谱 Fig．2 X-ray diffraction pattern of the synthesized coating 散生成 W2C 及 WC；由于温度降低很快扩散不够 完全所以只生成少量的 W2C 及 WC剩余的 C 留 在 Fe 中生成 Fe3C． 2∙3 内衬层的组织结构 图3是复合钢管涂层的背散射电子形貌沿直 径方向由图3（a）至3（c）．由图可以看出：涂层组织 沿径向变化在靠近基体处的组织比较细小致密如 图3（a）；随后涂层组织晶粒逐渐增大并出现树枝 晶如图3（b）；最后全部为枝晶如图3（c）．这是因 为点火后反应在离心力场下瞬间完成呈熔融态的 产物在离心力下分离氧化铝密度小而且熔点较 高在靠近内表面处凝固．液态铁中溶解了大量的 W 和 C当混和熔体与铁基体接触时由于熔体温 度很高基体表面熔化涂层与基体形成冶金结合 又因为靠近基体散热速度比较快所以形成的析出 的晶体比较细小；而在靠近陶瓷层的位置由于陶瓷 熔点较高首先凝固阻碍了熔体散热同时氧化铝 在凝固过程中放热促进了附近位置的晶粒生长因 此形成了枝晶． 图3 复合钢管的背散射电子形貌．（a） 涂层底部；（b） 涂层中部；（c） 涂层顶部 Fig．3 SEM back-scattered electron micrographs of the cermet-lined composite pipe：（a） bottom of the layer；（b） middle of the layer；（c） top of the layer 图4 涂层横截面显微硬度分布曲线 Fig．4 Microhardness distribution curve of the coating cross section 2∙4 内衬层的显微硬度 图4所示为涂层横截面硬度分布曲线涂层的 表面维氏显微硬度范围为13∙5±1∙6GPa．从图4中 可以看出横界面的硬度呈梯度变化由于涂层中存 在 Fe3W3C、WC 和 W2C 等硬质耐磨相涂层的硬度 明显高于基体的硬度约为基体的7～8倍．涂层硬 度在复合管内表面处略有下降这和涂层的组织呈 梯度有关．由图3（c）可以看出在靠近涂层表面的 位置树枝晶较为粗大白色硬质相的体积分数要小 于涂层的其他位置因此造成内表面处硬度略有 下降． 3 结论 （1） 以 Fe2O3、WO3、Al 和 C 为反应原料采用 SHS 离心法制备了 W－C－Fe 金属陶瓷内衬钢管涂 层厚度约为2mm涂层与基体形成冶金结合． （2） 涂层主要由 Fe3W3C 组成还有少量的 ·650· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第6期 高峰等：SHS一离心法制备W℃Fe金属陶瓷内衬复合钢管 .651. Fe3C、WC和WzC,受离心力和温度场的影响，内衬 and Fe-Al/WC coatings prepared by high velocity ar spraying Wear,2004,257.1089 层组织呈梯度变化，靠近钢基体处组织细小，靠近陶 [6]Ageorges H.Ctibor P,Medarhri Z.et al.Influence of the metallic 瓷层处组织为粗大树枝状， matrix ratio on the wear resistance (dry and slurry abrasion)of (3)涂层维氏显微硬度的范围为13.5士 plasma sprayed cermet (chromium/stainless steel)coatings.Surf 1.6GPa,是基体的7~8倍 Coat Technol,2006,201(5).2006 [7]Yin S.Combustion Synthesis.Beijing:Metallurgical Industry 参考文献 Press,1999 [1]Pagounis E.Lindroos V K.Processing and properties of particu- (殷声.燃烧合成，北京：冶金工业出版社，1999) late reinforced steel matrix composites.Mater Sci Eng A.1998. [8]Grigor'ev Y M,Merzhanov A G.SHS Coatings.Int J Self 246(1):221 Propag High Temp Synth.1992.1(4):600 [2]Zhang Y M,Hida M,Sakaibara A.et al.Effect of WC addition on [9]Yukhvid V I.Kachin A R.Zakharov G V.Centrifugal SHS sur- microstructures of laser melted Ni-based alloy pow der.Surf Coat facing of the refractory inorganic materials.Int Self Propag Technol,2003,167(2):384 High Temp Synth.1994.3(4):321 [3]Zhou C Z.Tang X N.Zha Y,et al.Laser cladding metal alloy and [10]Yin S.Guo Z M.Lin T.et al.Development and industrial ap- WC composite cladding layer and its application.Tsinghua plication of ceramic lined steel pipe.Mater Rev.2000,14(12): Univ Nat Sci,1999,38(10).32 44 (周昌炽，唐西南，查莹，等.激光熔覆金属合金和WC复合涂 (殷声，郭志猛，林涛，等.陶瓷复合钢管的研究和工业应用 层及其应用.清华大学学报：自然科学版，1998,38(10)：32) 材料导报，2000,14(12)：44) [4]Song Y P.Li BZ,Zhang H,et al.Investigation on the interface [11]Xi W J,Yin S,Lai HY.Mechanical properties of stainless steel reactions and matrix alloying of WCP/FeC composites.Acta composite pipe prepared by SHS-centrifugal process.Acta Met- Mater Compas Sin.2007,17(3):46 all Sin,1999,35(2):137 (宋延沛，李秉哲，张恒，等.WC/FeC复合材料的界面反应和 (席文君，殷声，赖和怡。自蔓延一离心法制备的不锈钢内村复 基体合金化研究.复合材料学报，2000,17(3)：46) 合钢管的力学性能.金属学报，1999,35(2)：137) [5]Xu B S.Zhu Z X.Ma S N.et al.Sliding wear behavior of Fe-Al
Fe3C、WC 和 W2C．受离心力和温度场的影响内衬 层组织呈梯度变化靠近钢基体处组织细小靠近陶 瓷层处组织为粗大树枝状． （3） 涂 层 维 氏 显 微 硬 度 的 范 围 为 13∙5± 1∙6GPa是基体的7～8倍． 参 考 文 献 ［1］ Pagounis ELindroos V K．Processing and properties of particulate reinforced steel matrix composites．Mater Sci Eng A1998 246（1）：221 ［2］ Zhang Y MHida MSakaibara Aet al．Effect of WC addition on microstructures of laser melted N-i based alloy powder．Surf Coat Technol2003167（2）：384 ［3］ Zhou C ZTang X NZha Yet al．Laser cladding metal alloy and WC composite cladding layer and its application． J Tsinghua Univ Nat Sci199938（10）：32 （周昌炽唐西南查莹等．激光熔覆金属合金和 WC 复合涂 层及其应用．清华大学学报：自然科学版199838（10）：32） ［4］ Song Y PLi B ZZhang Het al．Investigation on the interface reactions and matrix alloying of WCP／Fe-C composites． Acta Mater Compos Sin200717（3）：46 （宋延沛李秉哲张恒等．WCp／Fe-C 复合材料的界面反应和 基体合金化研究．复合材料学报200017（3）：46） ［5］ Xu B SZhu Z XMa S Net al．Sliding wear behavior of Fe-Al and Fe-Al／WC coatings prepared by high velocity ar spraying． Wear2004257：1089 ［6］ Ageorges HCtibor PMedarhri Zet al．Influence of the metallic matrix ratio on the wear resistance （dry and slurry abrasion） of plasma sprayed cermet （chromium／stainless steel） coatings．Surf Coat Technol2006201（5）：2006 ［7］ Yin S． Combustion Synthesis．Beijing：Metallurgical Industry Press1999 （殷声．燃烧合成．北京：冶金工业出版社1999） ［8］ Grigor’ev Y MMerzhanov A GSHS Coatings． Int J Self Propag High Temp Synth19921（4）：600 ［9］ Yukhvid V IKachin A RZakharov G V．Centrifugal SHS surfacing of the refractory inorganic materials． Int J Self Propag High Temp Synth19943（4）：321 ［10］ Yin SGuo Z MLin Tet al．Development and industrial application of ceramic lined steel pipe．Mater Rev200014（12）： 44 （殷声郭志猛林涛等．陶瓷复合钢管的研究和工业应用． 材料导报200014（12）：44） ［11］ Xi W JYin SLai H Y．Mechanical properties of stainless steel composite pipe prepared by SHS-centrifugal process．Acta Metall Sin199935（2）：137 （席文君殷声赖和怡．自蔓延－离心法制备的不锈钢内衬复 合钢管的力学性能．金属学报199935（2）：137） 第6期 高 峰等： SHS－离心法制备 W－C－Fe 金属陶瓷内衬复合钢管 ·651·