激光熔覆WC/H13-Inconel625复合材料的冲击韧性与磨损性能

张航¹，路媛媛²，王涛¹，鲁亚冉¹，刘德健¹

1. 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室2. 湖北工业大学工程技术学院

摘 要：针对传统颗粒增强复合材料韧性较差的问题,以WC/H13为增强区材料,Inconel625为韧化区材料,采用激光熔覆的方法制备空间夹层分布的结构韧化复合材料。借助光学显微镜、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜分析复合材料及其冲击断口的微观结构与组织,利用夏比冲击试验机、摩擦磨损试验机研究复合材料的冲击韧性与磨损性能。结果表明:增强区为20%（体积分数,下同）WC/H13复合材料,以WC颗粒和反应生成的碳化物M₆C为主要增强相;韧化区为Inconel625合金,主要组织为柱状晶、树枝晶和沉淀相。Inconel625平均硬度为230.5HV,WC/H13硬度由强韧界面向中心区域逐渐升高到402HV。结构韧化复合材料的平均冲击功为13.8J/cm²,是传统10%WC/H13复合材料的5.5倍。在室温干滑动磨损条件下,结构韧化复合材料的耐磨性达到传统10%WC/H13复合材料相同水平,是淬火态H13钢的5倍,结构韧化复合材料的平均摩擦因数为传统10%WC/H13复合材料的81%,淬火态H13钢的80%,具有良好的减摩效果与耐磨性。结构韧化可以在保证优异耐磨性的同时,大幅度提高颗粒增强复合材料的冲击韧性。

关键词：激光熔覆;复合材料;结构韧化;冲击韧性;耐磨性;