【摘 要】
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WC颗粒表面包覆Ni、Co等金属可改善WC颗粒与金属的浸润性,提高烧结硬质合金的性能,是目前WC硬质合金领域的研究热点。WC抗高温氧化能力较差,在高温熔覆过程中容易发生脱碳反应,在其表面进行金属包覆能否改善其熔覆过程中的抗氧化性能和抑制脱碳反应,目前报道较少。本论文基于CVD法在WC表面包覆Ti,研究了WC表面包覆Ti的制备工艺及在激光熔覆过程中表面包覆的Ti层对WC的保护作用。论文的研究工作对于
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WC颗粒表面包覆Ni、Co等金属可改善WC颗粒与金属的浸润性,提高烧结硬质合金的性能,是目前WC硬质合金领域的研究热点。WC抗高温氧化能力较差,在高温熔覆过程中容易发生脱碳反应,在其表面进行金属包覆能否改善其熔覆过程中的抗氧化性能和抑制脱碳反应,目前报道较少。本论文基于CVD法在WC表面包覆Ti,研究了WC表面包覆Ti的制备工艺及在激光熔覆过程中表面包覆的Ti层对WC的保护作用。论文的研究工作对于提高熔覆过程中WC材料的性能、扩大其应用领域具有重要的理论指导意义和实用价值。论文首先在传统卤化物分解法的基础上引入氢还原技术,以球形铸造WC、粗Ti粉、TiH2和NH4Cl为反应物,采用卧式管式炉在WC颗粒表面进行CVD包覆金属Ti。研究结果表明:当温度大于700℃时,通过热力学计算证明在WC颗粒表面包覆Ti是可行的;确定WC颗粒表面包覆Ti的最佳工艺为:900℃×2h,最佳的原料组成质量比为:m（WC）:m（粗 Ti 粉）:m（NH4Cl）:m（TiH2）=1.00:0.40:0.84:0.40;包覆 Ti 后 WC表面由内到外形成了 W2C、W、TiC和Ti的多层结构,该多层结构的形成机理为:包覆的Ti与WC反应生成TiC层,WC因脱碳而转化成W2C层,W2C继续与Ti反应生成TiC和W,由于W原子在TiC中的扩散激活能很高,因此W层富集在TiC/W2C界面中间;Ti层可有效抵挡氧对WC的侵蚀,使WC在1000℃空气环境中仍保持结构稳定。论文以原始球形铸造WC为参比对象,考察了在激光熔覆过程中表面包覆Ti层对WC的保护作用。研究结果表明:在激光熔覆过程中原始铸造WC颗粒受到激光的严重烧损,烧损的主要类型为熔解扩散型和重新结晶型;表面包覆Ti后,WC颗粒在Ti、TiC和W层的保护下,可有效改善激光对WC颗粒的烧损。
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