·484· 北京科技大学学报 第36卷 面的组织变化进行观察 节，显微组织为背散射电子图像(back scattered elec- tron imaging,BSE).可看出，两种涂层的组织类似， 2实验结果与分析 在过饱和N基固溶体基体上都较均匀分布着团聚 2.1涂层组织形貌 WC颗粒、块状碳（硼）化物及枝晶.但是，WCm涂 图2(a)和(b)分别为WCm和WCn涂层横截 层的原始WC颗粒尺寸较大，枝晶及枝晶间距也较 面经腐蚀后的显微组织.为更清楚地观察组织细 WCn涂层大，WCn涂层的块状碳（硼）化物更多. 图2涂层横截面显微组织背散射电子图像.(a)WCm涂层：(b)WCn涂层 Fig.2 BSE microstructures of the coatings:(a)WCm coating:(b)WCn coating 2.2磨损量及磨损机理 14 图3为在600N载荷、2000m滑动距离水润滑 12 —WCm ●—WCn 条件下各涂层磨损失重的比较.由图可见，三种WC 10 颗粒增强Ni基复合涂层的耐磨性是N6OB涂层的 8 8倍左右，即WC强化颗粒的加入极大地提高了Ni 基合金的耐磨性，而微米和纳米WC颗粒对涂层的 6 耐磨性影响差异不大.图4为在500N载荷下， WCm涂层及WCn涂层磨损量随不同滑动距离的变 化情况.可见两组试样在滑动距离不断增加的条件 下，磨损量基本呈线性相关，且WCm涂层磨损量稍 2000300040005000600070008000 滑动距离/m 低于WCn涂层，但相差也不大，也即微米WC和纳 图4不同滑动距离下涂层磨损失重 米WC颗粒的增强效果无明显差别. Fig.4 Wear mass loss of the coatings with sliding distances 0 表面形貌.由于磨轮的硬度高于N60B涂层的硬 35 度，因此磨轮在N60B涂层上产生明显的犁沟甚至 微切削，在涂层表面可见明显的犁沟、塑性变形及少 25 量微裂纹（图5(a)),其磨损机理主要以微犁削和 20 犁沟塑性变形为主，犁削过程引起的塑性变形，使试 样表面和亚表面形成裂纹成核点，后续的加载、卸载 10 最终导致这些裂纹在表层内扩展并与邻近裂纹相 连，当裂纹扩展到表面时易形成磨损薄碎片，对试样 Ni60B WCm WCnm WCn 的耐磨性能产生不利影响.涂层中较高硬度的碳硼 涂层 化物可能会阻碍对磨磨轮的磨削.微米WCm复合 图3水润滑磨损条件下涂层磨损失重 涂层磨损后的表面非常光滑，类似于抛光后表面， Fig.3 Wear mass loss of the coatings under water lubrication WC颗粒和Ni基合金基体在同一平面上，表面难见 图5为Ni6OB、WCm、WCmn、WCn四种涂层在 犁沟，表面上散落着脱落的WC颗粒，其磨损相当于 600N载荷、2000m磨损距离水润滑滑动磨损后的 一种抛光性质的磨粒磨损（图5(b)).纳米WCn涂北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 面的组织变化进行观察． 2 实验结果与分析 2. 1 涂层组织形貌 图 2( a) 和( b) 分别为 WCm 和 WCn 涂层横截 面经腐蚀后的显微组织． 为更清楚地观察组织细 节，显微组织为背散射电子图像( back scattered elec￾tron imaging，BSE) ． 可看出，两种涂层的组织类似， 在过饱和 Ni 基固溶体基体上都较均匀分布着团聚 WC 颗粒、块状碳( 硼) 化物及枝晶． 但是，WCm 涂 层的原始 WC 颗粒尺寸较大，枝晶及枝晶间距也较 WCn 涂层大，WCn 涂层的块状碳( 硼) 化物更多． 图 2 涂层横截面显微组织背散射电子图像． ( a) WCm 涂层; ( b) WCn 涂层 Fig． 2 BSE microstructures of the coatings: ( a) WCm coating; ( b) WCn coating 2. 2 磨损量及磨损机理 图 3 为在 600 N 载荷、2000 m 滑动距离水润滑 条件下各涂层磨损失重的比较． 由图可见，三种 WC 颗粒增强 Ni 基复合涂层的耐磨性是 Ni60B 涂层的 8 倍左右，即 WC 强化颗粒的加入极大地提高了 Ni 基合金的耐磨性，而微米和纳米 WC 颗粒对涂层的 耐磨性影 响 差 异 不 大． 图 4 为 在 500 N 载 荷 下， WCm 涂层及 WCn 涂层磨损量随不同滑动距离的变 化情况． 可见两组试样在滑动距离不断增加的条件 下，磨损量基本呈线性相关，且 WCm 涂层磨损量稍 低于 WCn 涂层，但相差也不大，也即微米 WC 和纳 米 WC 颗粒的增强效果无明显差别． 图 3 水润滑磨损条件下涂层磨损失重 Fig． 3 Wear mass loss of the coatings under water lubrication 图 5 为 Ni60B、WCm、WCmn、WCn 四种涂层在 600 N 载荷、2000 m 磨损距离水润滑滑动磨损后的 图 4 不同滑动距离下涂层磨损失重 Fig． 4 Wear mass loss of the coatings with sliding distances 表面形貌． 由于磨轮的硬度高于 Ni60B 涂层的硬 度，因此磨轮在 Ni60B 涂层上产生明显的犁沟甚至 微切削，在涂层表面可见明显的犁沟、塑性变形及少 量微裂纹( 图 5 ( a) ) ，其磨损机理主要以微犁削和 犁沟塑性变形为主，犁削过程引起的塑性变形，使试 样表面和亚表面形成裂纹成核点，后续的加载、卸载 最终导致这些裂纹在表层内扩展并与邻近裂纹相 连，当裂纹扩展到表面时易形成磨损薄碎片，对试样 的耐磨性能产生不利影响． 涂层中较高硬度的碳硼 化物可能会阻碍对磨磨轮的磨削． 微米 WCm 复合 涂层磨损后的表面非常光滑，类似于抛光后表面， WC 颗粒和 Ni 基合金基体在同一平面上，表面难见 犁沟，表面上散落着脱落的 WC 颗粒，其磨损相当于 一种抛光性质的磨粒磨损( 图 5( b) ) ． 纳米 WCn 涂 ·484·