·486 北京科技大学学报 第36卷 4州 20KU 13 00 4时 15 图6WC涂层表面脱落的WC颗粒背散射电子图像.(a)WCm涂层：(b)WCn涂层 Fig.6 BSE images of WC particles spalled from the WCm coatingsurface:(a)WCm coating:(b)WCn coating 可能较弱，因此磨轮仍对涂层表面产生微犁沟.涂 要强烈.图8为WCn涂层在500N载荷下水润滑磨 层的磨损量应该由组织结构和以上几个因素所决 损后的组织形貌.经能谱分析发现，涂层中树枝晶 定，而不能仅仅依赖于涂层的硬度. 横截面出现了明显的层状分布（图8(a)):明亮区 2.3水润滑滑动磨损涂层组织变化 含W高，同时其周围出现较大面积贫W区（暗灰 微米和纳米WC颗粒增强的激光熔覆涂层属于 色).磨损过程中发生的元素扩散现象可能与这些 W过饱和的亚稳涂层，因此对WCm和WCn涂层水 组织内的残余应力分布有关，磨损过程中在摩擦力 润滑滑动磨损后涂层组织的变化进行了研究.由于 的作用下，花瓣状碳化物组织中W元素位错扩散等 水润滑的冷却作用，摩擦热的影响可以忽略不计，主 被启动，但较低温度下这些短路扩散只在较短距 要考虑摩擦力对组织变化的影响.图7是WCm涂 离上有效，W过饱和碳化物生成带状结构以平衡内 层水润滑磨损后的组织形貌.相比于磨损前的显微 部的应力，降低晶格畸变能；在中心部位甚至完成 组织形貌，发现在水润滑磨损过程中，W℃涂层主要 WC的脱溶析出与及碳化铬的晶型转变，从而释放 发生了元素的扩散现象：树枝晶碳化物的主干和枝 品格畸变能.随着磨损距离的增加，元素的扩散不 晶开始球化并相互脱离，同时这些枝晶中W向树枝 断进行直到趋于稳定 主干偏聚；涂层中块状碳化物出现W向中心偏聚且 3结论 分层的情况. 由于WCm涂层采用微米晶WC增强，相对而 (1)WC硬质颗粒相的加入显著提高了Ni60B 言其Ni基合金中W的固溶度较小；而WCn涂层采 涂层的耐磨性，但WCm复合涂层和纳米WCn复合 用的团聚纳米品WC颗粒增强，其在激光熔覆过程 涂层的耐磨性差别不大 中被激光束打散溶解到Ni基基体的WC比较多，涂 (2)涂层在水润滑环境下的磨损量均远远低于 层各相组织中W过饱和度较大，所以其在水冷却磨 干滑动摩擦，其主要原因在于水膜的支撑作用降低 损条件下的组织变化会比同等条件下的WCm涂层 涂层与磨轮之间的接触应力：而且水润滑起到冷却 b Electron Image 图7WCm涂层水润滑磨损后表面组织背散射电子形貌(500N).(a)2000m:(b)4000m Fig.7 Wom surface BSE images of the WCm coating under water lubrication at 500 N:(a)2000 m:(b)4000m北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 6 WC 涂层表面脱落的 WC 颗粒背散射电子图像． ( a) WCm 涂层; ( b) WCn 涂层 Fig． 6 BSE images of WC particles spalled from the WCm coatingsurface: ( a) WCm coating; ( b) WCn coating 可能较弱，因此磨轮仍对涂层表面产生微犁沟． 涂 层的磨损量应该由组织结构和以上几个因素所决 定，而不能仅仅依赖于涂层的硬度． 2. 3 水润滑滑动磨损涂层组织变化 微米和纳米 WC 颗粒增强的激光熔覆涂层属于 W 过饱和的亚稳涂层，因此对 WCm 和 WCn 涂层水 润滑滑动磨损后涂层组织的变化进行了研究． 由于 水润滑的冷却作用，摩擦热的影响可以忽略不计，主 图 7 WCm 涂层水润滑磨损后表面组织背散射电子形貌( 500 N) ． ( a) 2000 m; ( b) 4000 m Fig． 7 Worn surface BSE images of the WCm coating under water lubrication at 500 N: ( a) 2000 m; ( b) 4000 m 要考虑摩擦力对组织变化的影响． 图 7 是 WCm 涂 层水润滑磨损后的组织形貌． 相比于磨损前的显微 组织形貌，发现在水润滑磨损过程中，WC 涂层主要 发生了元素的扩散现象: 树枝晶碳化物的主干和枝 晶开始球化并相互脱离，同时这些枝晶中 W 向树枝 主干偏聚; 涂层中块状碳化物出现 W 向中心偏聚且 分层的情况． 由于 WCm 涂层采用微米晶 WC 增强，相对而 言其 Ni 基合金中 W 的固溶度较小; 而 WCn 涂层采 用的团聚纳米晶 WC 颗粒增强，其在激光熔覆过程 中被激光束打散溶解到 Ni 基基体的 WC 比较多，涂 层各相组织中 W 过饱和度较大，所以其在水冷却磨 损条件下的组织变化会比同等条件下的 WCm 涂层 要强烈． 图 8 为 WCn 涂层在 500 N 载荷下水润滑磨 损后的组织形貌． 经能谱分析发现，涂层中树枝晶 横截面出现了明显的层状分布( 图 8 ( a) ) ; 明亮区 含 W 高，同时其周围出现较大面积贫 W 区( 暗灰 色) ． 磨损过程中发生的元素扩散现象可能与这些 组织内的残余应力分布有关，磨损过程中在摩擦力 的作用下，花瓣状碳化物组织中 W 元素位错扩散等 被启动［20］，但较低温度下这些短路扩散只在较短距 离上有效，W 过饱和碳化物生成带状结构以平衡内 部的应力，降低晶格畸变能; 在中心部位甚至完成 WC 的脱溶析出与及碳化铬的晶型转变，从而释放 晶格畸变能． 随着磨损距离的增加，元素的扩散不 断进行直到趋于稳定． 3 结论 ( 1) WC 硬质颗粒相的加入显著提高了 Ni60B 涂层的耐磨性，但 WCm 复合涂层和纳米 WCn 复合 涂层的耐磨性差别不大． ( 2) 涂层在水润滑环境下的磨损量均远远低于 干滑动摩擦，其主要原因在于水膜的支撑作用降低 涂层与磨轮之间的接触应力; 而且水润滑起到冷却 ·486·