双丝电弧喷涂Fe(WC)/Ni(WC)复合涂层显微组织及性能

邱明坤¹，张树玲¹，陈炜晔²，于永川¹，田宇¹，郜雪楠¹，卞东伟¹，朱学军^1,3，Javad Mostaghimi⁴

1. 宁夏大学机械工程学院2. 北方民族大学材料科学与工程学院4. 多伦多大学先进涂层技术中心(CACT)

摘 要：借助双丝电弧喷涂技术在316L不锈钢基体表面成功制备了高硬度、高强度的FeNi（WC）复合涂层,并对涂层显微组织结构及性能进行了分析研究。利用扫描电子显微镜（SEM）观察涂层截面显微组织形貌,并用其配置的X射线能谱（EDS）对涂层不同区域进行能谱分析,确定涂层中元素组成及分布情况,通过X射线衍射仪（XRD）对涂层进行相组成分析,并使用ImageJ图像处理软件测定涂层的孔隙率,采用维氏显微硬度计分别测定了基体和涂层显微硬度。实验结果表明,双丝电弧喷涂技术所制备的FeNi（WC）复合涂层与基体结合良好,组织均匀致密,涂层中含有部分孔洞和裂纹,但对基体的整体性能影响不大。FeNi（WC）复合涂层中主要物相为Fe和Ni组成的金属固溶体化合物FeNi、Fe₃Ni₂和硬质相WC、W₂C。基体平均显微硬度为213 Hv_0.1,涂层平均显微硬度高达714 Hv_0.1,约为基体硬度的3～4倍。涂层EDS面扫描得出涂层中元素均匀混合分布,C和W均匀分布在Fe和Ni元素之间,O元素的存在是喷涂过程中氧化所致。FeNi（WC）复合涂层是由Fe、Ni、C和W等主要元素组成的粘结相和硬质相交叉分布形成的典型层状结构,粘结相中弥散分布的硬质相使得涂层的硬度及整体性能得到明显提高。

关键词：双丝电弧喷涂(TWAS);粉芯丝材;复合涂层;组织结构;显微硬度;孔隙率;相组成;