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材料研究学报  2017, Vol. 31 Issue (2): 117-122    DOI: 10.11901/1005.3093.2015.497
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Ni/W/C粉等离子原位冶金生成粗晶碳化钨复合材料的性能
赵健1,2(),刘宁2,田成海3,姬强3,李惠琪1,王淑峰1,迟静1,李建楠1
1 山东科技大学材料科学与工程学院 青岛 266590
2 山东科技大学电气与自动化工程学院 青岛 266590
3 青岛海纳等离子科技有限公司 青岛 266590
Property of Composite with Coarse Grain WC Prepared by Plasma In-situ Metallurgy of Ni/W/C Powder
Jian ZHAO1,2(),Ning LIU2,Chenghai TIAN3,Qiang JI3,Huiqi LI1,Shufeng WANG1,Jing CHI1,Jiannan LI1
1 College of Materials Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China
2 College of Electrical Engineering and Automation, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China
3 Qingdao Haina Plasma Technology Co., Ltd, Qingdao 266590, China
引用本文:

赵健,刘宁,田成海,姬强,李惠琪,王淑峰,迟静,李建楠. Ni/W/C粉等离子原位冶金生成粗晶碳化钨复合材料的性能[J]. 材料研究学报, 2017, 31(2): 117-122.
Jian ZHAO, Ning LIU, Chenghai TIAN, Qiang JI, Huiqi LI, Shufeng WANG, Jing CHI, Jiannan LI. Property of Composite with Coarse Grain WC Prepared by Plasma In-situ Metallurgy of Ni/W/C Powder[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2017, 31(2): 117-122.

全文: PDF(3861 KB)   HTML
摘要: 

以Ni/W/C为粉末原料用等离子原位冶金法制备了大颗粒WC合金球钉增强Q345耐磨钢板,用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等对球钉的组织成分、物相组成以及显微硬度进行表征,研究了这种大颗粒碳化钨复合材料的性能。结果表明:对于不同的粉末比例,40%Ni含量的球钉表面成型光亮、致密,与基体板的结合力强,内部的WC大颗粒分布均匀,其平均尺寸约为80 μm,最大尺寸约为100 μm,基体相为(Fe,Ni),还有网格状的Ni17W3和(Fe,Ni)共晶组织。球钉的平均显微硬度为1183.517HV0.1,大颗粒WC的显微硬度最大值为2078HV0.1

关键词 金属材料等离子原位冶金粗晶碳化钨显微硬度金相组织    
Abstract

Ball-studs with coarse grained WC were prepared on Q345 steel plateby in-situ plasma metallurgy method with powder mixtures of Ni/W/C as raw material on. The microstructure, composition, phase constituent and microhardness of the ball-studs were characterized by means of SEM, EMPA, XRD and microhardness tester. The results show that among others, the powder mixture with 40% Ni could produce the most desirable ball-studs with brighter surface, higher compactness and stronger adhe sive to the substrate; coarse granules of WC with an average size ca 80μm evenly distributed in the inner portion of the ball-stud matrix of (Fe,Ni); meanwhile, the network-pattern eutectic structure of Ni17W3 and (Fe, Ni) can be detected. The average microhardness of ball-stud is 1183.517HV0.1, while the microhardness of the coarse grain of WC is 2078HV0.1.

Key wordsmetallic materials    plasma in-situ metallurgy    coarse grain WC    microhardness    metallographic structure
收稿日期: 2016-01-28     
基金资助:国家高技术研究发展计划(2015AA034404),青岛市技术创新平台建设计划(14-7-2-42-gx)和山东科技大学科研创新
图1  Ni/W/C粉试样
No Ni W C
No.1(Ni50%) 50 47 3
No.2(Ni40%) 40 56.4 3.6
No.3(Ni30%) 30 65.8 4.2
表1  Ni/W/C粉末含量配比
No Current
(A)
Voltage
(V)
Time
(S)
Large plasma gas (L/M) Small plasma gas (L/M) Shielding gas
(L/M)
No.1/No.2/No.3 220 40 15 4 2 10
表2  等离子原位冶金实验参数
图2  等离子原位冶金示意图
图3  含Ni量不同的三种等离子原位冶金试样的宏观形貌图
图4  试样结合区附近合金球钉的显微组织(Ni40%,200倍)
图5  含Ni量不同的三种等离子原位冶金试样的显微组织图
图6  含Ni量不同的三种等离子原位冶金试样的XRD分析结果
图7  W-Fe-C 三元相图
Phase
Element
a b c d e f g h i j
W 48.67 45.37 1.06 47.96 2.48 8.94 35.64 39.76 60.63 4.28
C 49.86 41.16 5.87 49.61 7.95 8.74 40.15 15.89 21.47 8.45
Ni 1.05 9.35 69.87 1.56 47.21 70.65 14.34 1 0.07 41.21
Fe 0.42 4.12 23.20 0.87 42.36 11.67 9.87 43.35 17.83 46.06
表3  不同物相EDS分析结果原子个数百分比
Phase WC FeNi3 (Fe,Ni) The eutectic structure of Ni17W3 and (Fe,Ni) Fe3W3C
HV 1755.89 387.97 520.64 823.56 987.35
表4  不同物相显微硬度平均值
图8  试样显微硬度值
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