稀土改性WC-10Co-4Cr HVOF熱噴涂涂層的制備及力學(xué)性能

劉 覲,易志強(qiáng),曾思琪,陸 磊,李 華,田 野,陸德平

(1.江西省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所,江西 南昌 330096;2.中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所,浙江 寧波 315201)

泵殼、球閥、活塞桿、葉片、閥門(mén)、結(jié)晶器、彎管、T形管等作為石油、化工、煤礦、電力等行業(yè)的關(guān)鍵零部件,服役工況條件通常非常惡劣,不僅長(zhǎng)期處于腐蝕環(huán)境中,還常受到反復(fù)的摩擦磨損作用,非常容易失效損壞。為修復(fù)、更換這些零部件,往往要耗費(fèi)大量的人力和物力。WC-10Co-4Cr涂層以其高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性,在這些領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1-4]。近年來(lái),隨著這些零部件表面WC-10Co-4Cr涂層的一些失效事件發(fā)生及人們對(duì)這些關(guān)鍵損耗件使用壽命的要求越來(lái)越高,對(duì)WC-10Co-4Cr涂層的強(qiáng)度、韌性和結(jié)合強(qiáng)度也提出了更高的要求。

由于稀土元素強(qiáng)烈的化學(xué)活性,WC-Co硬質(zhì)合金中的稀土添加劑可以起到凈化界面、降低孔隙率、促進(jìn)燒結(jié)致密化的作用[5]。我國(guó)早在“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目論證會(huì)上就指出:稀土元素的加入雖可明顯改善硬質(zhì)合金性能,但由于稀土屬于微量添加劑,難以均勻混合,致使產(chǎn)品性能不穩(wěn)定[6]。與稀土改性WC-Co涂層的研究相比,目前稀土改性WC-CoCr涂層的研究還較少[7-8]。

為提高WC-10Co-4Cr涂層的綜合力學(xué)性能,研究稀土添加劑Pr6O11對(duì)WC-10Co-4Cr涂層的改性作用,本文以納米Pr6O11為稀土添加劑,采用團(tuán)聚燒結(jié)法制備WC-10Co-4Cr(Pr6O11) 熱噴涂粉末,研究WC-10Co-4Cr(Pr6O11) 熱噴涂粉末制備過(guò)程中Pr6O11的影響,再采用超音速火焰(High Velocity Oxy-Fuel, HVOF)噴涂技術(shù)制得WC-10Co-4Cr(Pr6O11) 涂層,研究Pr6O11對(duì)涂層力學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 熱噴涂粉末制備

1)成份設(shè)計(jì)。1#樣品為不添加稀土氧化物的空白對(duì)照樣,Co含量為10wt.%,Cr含量為4wt.%,余量為WC。2#樣品中Co、Cr含量與1#樣品相同,添加0.2wt.%的Pr6O11,余量為WC。其中WC粒度為0.9～1.1 μm,純度≥99.99%;Co粒度為0.6～0.8 μm,純度≥99.9%;Cr粒度為2～3 μm,純度≥99.9%;Pr6O11粒度為0.1～0.3 μm,球磨制得。

2)粉末混合配比。通過(guò)均質(zhì)摻雜技術(shù)[9],將Co和Pr6O11以50:1的質(zhì)量比預(yù)制成Co-2wt.%Pr6O11的混合粉末,再將Co-Pr6O11混合粉末與WC粉、Cr粉混合,然后加入蒸餾水制成漿料,混合粉末與水的質(zhì)量比為3:2,進(jìn)行24 h連續(xù)攪拌使之混合均勻,制得2#樣品混合漿料。將WC粉、Co粉與Cr粉混合配成WC-10Co-4Cr混合粉末,采用相同工藝制得1#樣品混合漿料。

3)噴霧造粒。在混合漿料中加入適量粘結(jié)劑PE3000,在高壓反應(yīng)釜中加熱至400 ℃繼續(xù)充分?jǐn)嚢杌旌?期間不斷補(bǔ)充純水,使?jié){料保持良好流動(dòng)性。將充分?jǐn)嚢杌旌系臐{料泵入YC018噴霧干燥機(jī),進(jìn)行噴霧造粒,粉末制備收得率達(dá)85%以上。1#和2#樣品混合漿料采用相同工藝處理,并采用如表1所示工藝參數(shù)進(jìn)行噴霧干燥造粒。

表1 噴霧干燥造粒工藝參數(shù)Table 1 Process parameters of spray drying granulation

4)燒結(jié)破碎和篩分。將噴霧造粒制得粉末放入氫氣還原性氣氛燒結(jié)爐中,經(jīng)1400 ℃燒結(jié)后,用破碎機(jī)將其破碎呈粉末狀,再用振動(dòng)篩網(wǎng)機(jī)篩取粒度范圍為15～45 μm的粉末,用作HVOF噴涂原料。整個(gè)制備流程中,盡量確保1#和2#樣品采用相同的制備工藝技術(shù)條件。

1.2 涂層制備

分別以制得的1#和2#粉末為原料,采用JP8000超音速火焰噴涂設(shè)備在尺寸為30 mm×15 mm的304不銹鋼基體表面制備熱噴涂涂層。噴涂參數(shù)為:氧氣流量為2000 SCFH(標(biāo)準(zhǔn)立方英尺每分鐘),燃油用量為6.2 GPH(加侖/小時(shí)),送粉載氣為23S CFH,送粉速率為35 g/min,噴涂距離為380 mm,噴槍移動(dòng)速度為500 mm/s?；w所用材質(zhì)為304不銹鋼,為保證涂層與基體之間結(jié)合良好,噴涂前對(duì)基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)處理以去除銹斑和臟污,并使其達(dá)到一定的粗糙度。

1.3 力學(xué)性能測(cè)試

1.3.1 顯微硬度

采用HXD-1000TMSC顯微硬度計(jì)測(cè)試涂層顯微硬度。努氏硬度壓頭為頂部?jī)衫庵g呈172.5°和130°的棱錐體金剛石壓頭。與維氏壓頭的壓痕相比,努氏壓頭壓痕更小,對(duì)硬度在微區(qū)的變化更為敏感,因此更適用于測(cè)量涂層硬度。本試驗(yàn)采用努氏壓頭測(cè)量顯微硬度,測(cè)試載荷100 gf、保壓時(shí)間10 s。

1.3.2 彈性模量

涂層的彈性模量可通過(guò)公式(1)[10-12]計(jì)算獲得:

(1)

式中:a、b分別為努氏壓頭長(zhǎng)對(duì)角線和短對(duì)角線長(zhǎng)度;a′和b′分別為壓痕長(zhǎng)對(duì)角線和短對(duì)角線長(zhǎng)度;α為常數(shù),其值為0.45;HV為涂層的顯微硬度;E是彈性模量,MPa。在每個(gè)樣品橫截面上隨機(jī)選取30個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 斷裂韌性

為測(cè)量涂層斷裂韌性,使涂層產(chǎn)生裂紋,采用維氏壓頭在測(cè)試載荷1000 gf、保壓時(shí)間30 s條件下,在涂層橫截面上隨機(jī)選取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)裂紋半長(zhǎng)c和壓痕對(duì)角線一半長(zhǎng)度d的比值計(jì)算涂層斷裂韌性KIC。當(dāng)c/d比值>2.5時(shí),使用公式(2)進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)c/d比值≤2.5時(shí),使用公式(3)進(jìn)行計(jì)算[10-12]:

(2)

(3)

式中:KIC是斷裂韌性,MPa·m1/2;d是維氏壓痕對(duì)角線的一半長(zhǎng)度,m;c是裂紋的一半長(zhǎng)度,m。

1.4 成分分析和微觀表征

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀Agilent 7700 ICP-MS對(duì)熱噴涂粉末中的Pr元素進(jìn)行定量分析;采用牛津儀器X射線能譜儀(EDS)對(duì)熱噴涂粉末的元素分布進(jìn)行分析;采用光電子能譜儀(X-rar Photoelectron Spectroscopy,XPS)賽默飛 250Xi對(duì)涂層中的Pr元素進(jìn)行分析。采用布魯克D8 Advance X射線衍射儀對(duì)熱噴涂粉末和涂層的相組成進(jìn)行分析;采用Leica DMI 3000M 金相顯微鏡、蔡司EVO 18掃描電鏡對(duì)粉末和涂層的微觀形貌進(jìn)行微觀表征;采用Image Pro-Plus圖像分析軟件計(jì)算涂層截面孔隙率,每個(gè)樣品隨機(jī)選擇3個(gè)以上微區(qū)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂層力學(xué)性能

1#和2#HVOF熱噴涂涂層的努氏硬度如圖1所示。由圖1(a)可見(jiàn),1#涂層的平均努氏硬度為1044.28 HK,各測(cè)試點(diǎn)硬度值在688.5～1385.2 HK范圍內(nèi)波動(dòng),波動(dòng)幅度為696.7 HK。由圖1(b)可見(jiàn),2#涂層的平均努氏硬度為1267.85 HK,各測(cè)試點(diǎn)硬度值在1033.1～1602.3 HK范圍內(nèi)波動(dòng),波動(dòng)幅度為569.2 HK。2#涂層的顯微硬度比1#涂層的高21.4%,1#涂層的硬度波動(dòng)幅度約為2#涂層波動(dòng)幅度的1.2倍,2#涂層硬度更為均勻。進(jìn)一步對(duì)比1#和2#涂層的硬度分布均勻性,在平均努氏硬度附近的350 MPa幅度區(qū)間內(nèi),1#涂層有22個(gè)測(cè)量點(diǎn)的硬度值落在其間,而2#涂層有25個(gè)測(cè)量點(diǎn)的硬度值落在該區(qū)間,這也表明2#涂層硬度的均勻性要高于1#涂層。1#涂層和2#涂層的平均彈性模量分別為116.5 GPa和363.8 GPa,2#涂層的平均彈性模量是1#涂層的3.12倍。1#涂層和2#涂層的斷裂韌性KIC分別為4.12 MPa·m1/2和4.51 MPa·m1/2,2#涂層的彈性模量略高于1#涂層。可見(jiàn),2#涂層具有比1#涂層更優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。

(a)1#涂層;(b)2#涂層圖1 HVOF熱噴涂涂層的力學(xué)性能(a) 1# coating; (b)2# coatingFig.1 Mechanical properties of HVOF thermal spraying coating

2.2 微觀表征

2.2.1 熱噴涂粉末

ICP-MS檢測(cè)結(jié)果顯示2#熱噴涂粉末中Pr元素的含量為0.2959wt.%。采用EDS面掃描模式對(duì)團(tuán)聚燒結(jié)工藝制得的2#熱噴涂粉末進(jìn)行表面元素分布的分析,結(jié)果如圖2(a)～2(e)所示,其中圖2(e)中的白點(diǎn)代表Pr元素,Pr元素在熱噴涂粉末表面均勻分布。綜上表明,通過(guò)本試驗(yàn)制備方法和工藝,微量Pr元素順利加入到WC-10-4Cr粉末中,且分布均勻。

(a)SEM微觀形貌;(b)W元素面分布;(c)Co元素面分布;(d)Cr元素面分布;(e)Pr元素面分布圖2 2#熱噴涂粉末表面元素分布EDS能譜面掃描分析結(jié)果 (a) SEM microstructure; (b) W element surface distribution; (c) Co element surface distribution; (d) Cr element surface distribution; (e) Pr element surface distributionFig.2 EDS scanning analysis results of element distribution on the surface of 2# thermal spraying powder

圖3(a)和3(b)分別為1#和2#熱噴涂粉末的XRD圖譜及其局部放大圖譜。由圖3(a)可見(jiàn),2#粉末和1#粉末升溫相組成非常相近,主要組成相均為WC,此外還含有少量η相和Co相,可見(jiàn)摻入微量納米Pr6O11不會(huì)導(dǎo)致熱噴涂粉末相組成發(fā)生明顯變化。圖3(b)為η相和Co相特征峰附近的局部放大圖,Co相特征峰位于44.2°附近,為面心立方的γ相結(jié)構(gòu);η相以Co3W3C為主[13],這是一種捕獲了飽和W和C的富鈷粘接劑,Co3W3C的形成是由于WC脫碳和燒結(jié)后快速冷卻造成的[14]。γ相是高溫下的穩(wěn)定相,常溫下為亞穩(wěn)相,由于噴涂粉末尺寸小,燒結(jié)后的冷卻速率很快,因此大量γ-Co來(lái)不及相變轉(zhuǎn)化而保留到了室溫。γ-Co相為m3m結(jié)構(gòu),比hcp結(jié)構(gòu)的Co相擁有更多的滑移系,在塑韌性方面更具優(yōu)勢(shì)。由圖3(b)可見(jiàn),γ-Co相主峰向左發(fā)生了一定偏移,這表明γ-Co相在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中固溶了部分W、Cr和Co等原子。半徑較大的W原子使Co相的晶面間距和點(diǎn)陣常數(shù)增大。此外,Cr原子半徑也略大于Co原子半徑,Cr原子常以置換固溶體形式存在于Co相中,部分Co原子被Cr原子所取代,使Co相晶面間距和點(diǎn)陣常數(shù)增大。根據(jù)布拉格衍射方程,晶面間距和2θ角呈反比關(guān)系,晶面間距和點(diǎn)陣常數(shù)增大導(dǎo)致γ-Co相主峰向左偏移。XRD未檢測(cè)出Cr的特征峰,一方面可能是因?yàn)镃r含量偏少,XRD未能檢測(cè)出來(lái);另一方面可能是因?yàn)椴糠諧r固溶于Co相中,進(jìn)一步降低了單質(zhì)Cr相含量,導(dǎo)致XRD未能檢測(cè)出其特征峰。

圖3 (a)熱噴涂粉末XRD圖譜和(b)局部放大圖譜Fig.3 (a)XRD pattern of thermal spraying powders and (b) partial amplification map

1#和2#熱噴涂粉末經(jīng)燒結(jié)、破碎、篩分制得的1#和2#熱噴涂粉末SEM微觀形貌分別如圖4(a)和4(b)所示?？梢?jiàn)1#和2#團(tuán)聚粉末大部分呈完整球形顆粒,較少出現(xiàn)破裂和相互團(tuán)聚的現(xiàn)象,1#和2#粉末的微觀形貌無(wú)明顯差別,說(shuō)明添加微量納米Pr6O11不會(huì)對(duì)團(tuán)聚和燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生明顯影響。燒結(jié)后熱噴涂粉末的微觀形貌在很大程度上取決于噴霧造粒后團(tuán)聚粉末的微觀形貌。噴霧造粒的微觀過(guò)程是含有WC一次顆粒、Cr一次顆粒、Co-Pr6O11復(fù)合顆粒的水基混合漿料,經(jīng)過(guò)霧化、萎縮、液滴團(tuán)聚、破裂等一系列變化,最終聚集形成由WC一次顆粒、Cr一次顆粒和Co-Pr6O11復(fù)合顆粒組成的二次團(tuán)聚顆粒。漿料液滴霧化、萎縮、液滴團(tuán)聚、破裂等微觀過(guò)程受到漿液濃度、漿液流量、霧化氣體流量及干燥氣體溫度等諸多因素影響,可通過(guò)調(diào)節(jié)漿液濃度、漿液流量、蒸發(fā)量、進(jìn)風(fēng)溫度和泵流量等來(lái)調(diào)控二次團(tuán)聚粉末形貌、粒度大小和粒度分布。噴霧造粒制得1#和2#團(tuán)聚粉末的SEM微觀形貌分別如圖4(c)和4(d)所示,可見(jiàn)1#和2#團(tuán)聚粉末大多具有完整的球形,破裂、拖尾、相互團(tuán)聚等缺陷較少。在本試驗(yàn)工藝條件和參數(shù)下,1#和2#混合漿料主要經(jīng)過(guò)霧化和萎縮兩個(gè)微觀過(guò)程,液滴團(tuán)聚和破碎現(xiàn)象不明顯,因而制得的二次團(tuán)聚粉末均呈現(xiàn)出完整的球形,這為燒結(jié)后獲得形貌完整、流動(dòng)性好的球形熱噴涂粉末奠定了良好的基礎(chǔ)。

(a)燒結(jié)前1#團(tuán)聚粉末;(b)燒結(jié)前2#團(tuán)聚粉末;(c)燒結(jié)后1#熱噴涂粉末;(d)燒結(jié)后2#熱噴涂粉末圖4 粉末SEM微觀形貌圖(a) 1# agglomerated powder before sintering; (b) 2# agglomerated powder before sintering; (c) 1# thermal spraying powder after sintering; (d) 2# thermal spraying powder after sinteringFig.4 SEM microscopic morphology of powders

2.2.2 HVOF熱噴涂涂層

2#涂層表面的局部高分辨掃描XPS圖譜如圖5所示。由圖5可見(jiàn),在933.98 eV結(jié)合能附近出現(xiàn)了一個(gè)較為明顯的Pr元素特征峰,根據(jù)結(jié)合能分析,Pr主要以氧化物形式存在[15-16],Pr峰的強(qiáng)度較低是由于Pr元素在涂層中含量較低導(dǎo)致。

圖5 2#HVOF熱噴涂涂層局部XPS圖譜Fig.5 Local XPS spectrum of 2# HVOF thermal spraying coating

1#和2#HVOF熱噴涂涂層的XRD圖譜如圖6所示,可見(jiàn)1#和2#涂層的主要組成相是WC,同時(shí)也都出現(xiàn)了少量W2C脫碳相。根據(jù)XRD絕熱法進(jìn)行定量分析,1#涂層中有11.5wt.%的WC脫碳轉(zhuǎn)變?yōu)閃2C,2#涂層中有6.9wt.%的WC脫碳轉(zhuǎn)變?yōu)閃2C?？梢?jiàn),添加微量納米Pr6O11有效降低了WC-10Co-4Cr HVOF涂層的脫碳率,這可能是因?yàn)榧{米Pr6O11能夠促進(jìn)WC溶于液相中,從而降低WC氧化和脫碳的程度。雖然添加0.2wt.%的Pr元素未能完全抑制脫碳,但依然減少了40%的W2C脫碳相,對(duì)WC-10Co-4Cr的微觀結(jié)構(gòu)起到了改善作用。WC-Co-Cr系熱噴涂粉末被超音速火焰焰流加熱至2600 ℃以上,氧化和脫碳比普通WC-Co合金更為嚴(yán)重,因此通過(guò)添加微量納米Pr6O11來(lái)改善WC-10Co-4Cr系熱噴涂粉末的脫碳現(xiàn)象,具有重要意義。

圖6 HVOF熱噴涂涂層的XRD圖譜Fig.6 XRD pattern of HVOF thermal spraying coating

由圖6可見(jiàn),與1#和2#熱噴涂粉末相比,1#和2#熱噴涂涂層中未檢測(cè)到Cr的衍射峰,同時(shí)Co的衍射峰也消失了,而在40°～47°位置出現(xiàn)了一個(gè)明顯寬漫化的散射峰。HVOF熱噴涂過(guò)程中,在高溫焰流的短時(shí)加熱作用下,Co和Cr完全融化,熱噴涂粉末成為一顆顆微小的液滴,當(dāng)液滴撞擊低溫基材時(shí),液滴迅速鋪展冷卻,在極快的冷卻速度下,大量Co和Cr冷卻形成了非晶相或者納米晶[17]。

1#和2#HVOF熱噴涂涂層截面金相組織分別如圖7(a)和7(b)所示,其中黑色區(qū)域?yàn)榭紫丁ｋm然1#和2#涂層中都存在一定量的孔隙,但在所有涂層中均未觀察到熱裂紋,說(shuō)明HVOF熱噴涂工藝參數(shù)是合理的。由圖7可見(jiàn),1#涂層中存在三種孔隙,分別是形狀不規(guī)則的大孔隙、形狀規(guī)則的中等孔隙和點(diǎn)狀小孔隙;而2#涂層中主要為形狀規(guī)則的中等孔隙和點(diǎn)狀小孔隙。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,1#涂層孔隙率為2.64±0.6%,2#涂層的孔隙率為0.74±0.2%,添加納米Pr6O11的2#涂層比1#涂層孔隙率更低,致密度更高?？梢?jiàn)添加微量納米Pr6O11有助于降低涂層孔隙率。由于1#和2#涂層的制備工藝完全一致,僅成分上略有差異,2#涂層是在1#涂層的基礎(chǔ)上添加了0.2wt.%納米Pr6O11。因此可以合理推測(cè),2#涂層中孔隙率的下降和添加納米Pr6O11有關(guān)。有研究表明,添加稀土后粘結(jié)相的熔點(diǎn)可降低約30 ℃[18],根據(jù)Co-Pr相圖分析,加熱過(guò)程中Co和Pr可形成多種化合物,其熔點(diǎn)在558～1271 ℃之間,顯著低于Co相熔點(diǎn)[19]。因此在相同加熱條件下,2#粉末中Co/Cr粘結(jié)相比1#粉末中的Co/Cr粘結(jié)相較早熔化,液相占比更高。當(dāng)液態(tài)/半固態(tài)液滴撞擊基材攤鋪沉積的過(guò)程中,液相占比更高的2#液滴具有更好的流動(dòng)性和侵潤(rùn)性,能夠充分填充基體和先沉積涂層表面的各種孔隙,因此沉積獲得的2#涂層中形狀不規(guī)則的大孔隙幾乎消失。另一方面,2#粉末中的稀土可與合金中的氧、硫等氣體雜質(zhì)形成化合物,減少了氣體的析出,從而減少了孔隙的產(chǎn)生,使2#涂層孔隙度減小[5]。因此相同粉末制備和噴涂工藝參數(shù)下,添加了納米Pr6O11的2#熱噴涂粉末比1#粉末具有更低的孔隙率,而孔隙率的降低,使2#HVOF熱噴涂涂層的綜合力學(xué)性能得到顯著提升。

(a)1#涂層;(b)2#涂層圖7 HVOF熱噴涂涂層截面金相組織(a) 1# coating; (b) 2# coatingFig.7 Microstructure of the cross-section of HVOF thermal spraying coating

1#和2#HVOF熱噴涂涂層截面的SEM微觀形貌分別如圖8(a)和8(b)所示,其中深灰色區(qū)域?yàn)楦籆o、Cr區(qū)域,白亮色區(qū)域?yàn)閃C顆粒。由圖8(a)可見(jiàn),1#涂層截面層狀結(jié)構(gòu)明顯,原始熱噴涂粉末之間的邊界清晰可辨,不同原始熱噴涂粉末范圍內(nèi)的WC顆粒大小差別明顯,同一原始熱噴涂粉末范圍內(nèi)的WC顆粒大小也非常不均勻,還存在少量棱角分明的超大尺寸多邊形WC顆粒。由圖8(b)可見(jiàn),2#涂層截面的層狀結(jié)構(gòu)消失不見(jiàn),原始熱噴涂粉末之間邊界也幾乎消失,不易辨別原始熱噴涂粉末范圍。相同放大倍數(shù)下,2#涂層中的WC顆粒比1#涂層中的WC顆粒更細(xì)小、尺寸更均勻?？梢?jiàn),添加Pr6O11可細(xì)化WC顆粒尺寸,使涂層組織更加均勻細(xì)小,這可能是加入Pr6O11使WC從液相Co/Cr中析出時(shí),WC晶粒的形核速率比長(zhǎng)大速率更具優(yōu)勢(shì),從而促進(jìn)WC晶粒細(xì)化[12-14, 20]。而2#涂層更加細(xì)小、均勻的顯微組織是其綜合力學(xué)性能得到改善的重要因素之一。

(a)1#涂層;(b)2#涂層圖8 HVOF熱噴涂涂層截面的SEM微觀形貌(a) 1# coating; (b) 2# coatingFig.8 SEM microscopic morphology of the cross-section of HVOF thermal spraying coating

3 結(jié)論

1)以納米Pr6O11為添加劑,通過(guò)預(yù)制Co-Pr6O11混合粉末的形式將Pr6O11添加到WC-10Co-4Cr中,制得了納米Pr6O11彌散分布的熱噴涂粉末和HVOF熱噴涂涂層。

2)通過(guò)在WC-10Co-4Cr HVOF熱噴涂涂層中添加彌散分布的微量納米Pr6O11,使涂層的顯微硬度、彈性模量和斷裂韌性均得到提高,這與添加納米Pr6O11使涂層獲得更加細(xì)小、均勻、致密的微觀組織密切相關(guān)。

3)通過(guò)添加0.2wt.%納米Pr6O11不能完全抑制WC-10Co-4Cr粉末在HVOF熱噴涂過(guò)程中的脫碳現(xiàn)象,涂層孔隙率依然較高,優(yōu)化納米Pr6O11的添加量有望進(jìn)一步提升涂層的綜合力學(xué)性能。稀土改性WC-10Co-4Cr涂層的耐磨、耐蝕等其他性能和稀土改性機(jī)理有待進(jìn)一步研究。