张锋刚朱小鹏王明阳雷明凯
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00228
利用离子能量为300 keV, 束流密度为300 A/cm2, 功率密度为108 W/cm2, 脉冲宽度为70 ns的强流脉冲离子束(HIPIB)对用于核主泵轴密封的WC-Ni硬质合金材料进行了表面辐照处理, 辐照次数分别为 1, 5, 10次. 利用XRD, SEM和EPMA研究了HIPIB辐照前后WC--Ni硬质合金表层相组成、表面形貌和元素分布的变化, 借助显微硬度计和环--块式磨损仪测试了辐照前后硬质合金表层的性能. 结果表明, HIPIB辐照硬质合金表层发生由六方碳化物WC向fcc碳化物β-WC1-x转变, 转变量随着辐照次数的增加而增加. HIPIB辐照引发硬质合金表层快速重熔和Ni黏结相的择优烧蚀, 形成了许多丘状表面凸起, 且随辐照次数的增加, 丘状凸起的尺寸增大, 当辐照次数增加至10次, 形成了网状“峰--谷”起伏结构的重熔烧蚀表面形貌, 且具有微区光滑致密化特征. 由于HIPIB辐照应力波的显著作用, 辐照后硬质合金表层沿深度方向显著硬化, 10次辐照后硬化层深度可达160 μm, 表面摩擦系数降低38\%, 耐磨性提高近3倍.
关键词:
强流脉冲离子束
,
WC-Ni cemented carbide
,
surface modification
,
wear resistance
