【正文】 次實驗中，我們選用的基材是H13鋼，電極材料是WCCo硬質(zhì)合金，通過XRD衍射儀對大功率沉積層的過渡層，白亮層以及熱影響區(qū)的成分進行分析。對形成的沉積層進行實驗，通過X衍射分析后，在白亮層中，Co元素和W元素有明顯的增加，白亮層中碳元素和鐵元素明顯減少。在電火花沉積層中，W元素和Co元素是電極材料中的元素，它們在白亮層中的較多，在過渡層以及熱影響區(qū)含量卻一次遞減，且呈梯狀分布。而在基體材料中的元素，如Cr元素、Fe元素、V元素在熱影響區(qū)含量較多，在過渡層和白亮層含量逐漸減少。 可見，電火花沉積后組成工件和電極的各元素均發(fā)生擴散和移動，而且是在極短的時間內(nèi)形成分布。在基體材料中，碳元素、錳元素、鐵元素以及鉻元素均向表面擴散，在較短的時間內(nèi)形成較薄的沉積層，結(jié)果導致白亮層中具有一定量的鐵元素和鎢元素，以及一些少量的錳元素、鉻元素、碳元素等。 電火花沉積層相結(jié)構(gòu)分析 圖3—16 沉積層的X射線衍射圖用x射線衍射儀對電火花沉積層金相結(jié)構(gòu)進行分析，得到的衍射譜如圖316所示，由圖316白亮層表面進行X 射線衍射分析，由射線衍射分析的結(jié)果，可以確認沉積表層的結(jié)構(gòu)為C、C、C、Si C等。由此可知，工件材料和電極材料的成分對沉積層組織結(jié)構(gòu)的影響很大。 電火花沉積層隨時間變化規(guī)律分析用WCCo硬質(zhì)合金電極棒對H13鋼進行電火花沉積強化，對沉積層隨時間變化進行光學顯微鏡觀察： 圖 317 不同時間下的試樣斷面掃描沉積層為圖 317中的白亮層，圖317從上到下沉積時間不斷增加，、5（單位：min），沉積層厚度與沉積時間的關(guān)系： ，沉積層厚度增加，繼續(xù)沉積到5min，沉積層厚度反而減小。 沉積過程中在H13鋼基體表面上熔覆WCCo硬質(zhì)合金電極材料，沉積層反復經(jīng)受冷熱作用造成很大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，使其熱學性能和力學性質(zhì)發(fā)生變化，形成的沉積層塑性、韌性變差，最終在沉積層內(nèi)產(chǎn)生熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋不斷萌生擴展,造成沉積層微塊剝落，使沉積層質(zhì)量和厚度增加困難，甚至減少，且沉積層性能惡化?？梢?，熱疲勞應(yīng)力是限制沉積層增厚的一個主要原因。沉積層化學成分的變化也是限制沉積層厚度增加的一個重要因素。在用單一電極沉積時，隨著沉積時間的增加，電極材料的物質(zhì)遷移量增加，被沉積試樣表面的合金成分逐漸接近電極材料的成分，此時遷移到試樣表面的電極材料將減少，最終沉積層厚度達到最大值并停止增加。研究證明，沉積層厚度達到最大后更換電極進行沉積，沉積層厚度會繼續(xù)增加，達到新的最大值。 圖318 基體沉積后橫截面形貌（5min） 圖318是沉積時間5min后沉積層的橫截面顯微形貌。此時沉積層裂紋漸多，沉積層破碎減薄，孔隙較多，產(chǎn)生撕裂、碎化的傾向更加嚴重，有的地方出現(xiàn)脫落現(xiàn)象[15]，沉積層質(zhì)量較差，沉積時間是影響電火花沉積層厚度與質(zhì)量的一個重要因素。追求沉積效率，減少沉積時間，就不能得到較大厚度的沉積層；另一方面，沉積時間過長不但不能得到更大厚度的沉積層，反而會影響沉積層質(zhì)量。在一定條件下存在一個最佳沉積時間。合理選擇沉積時間才能在滿足厚度要求的同時保證沉積層質(zhì)量。本實驗中2min為最佳沉積時間。 基材（H13鋼）在隨時間變化沉積時，沉積層厚度并不是隨著時間的延長而無限增厚,達到一定厚度后延長沉積時間反而會使沉積層變薄。 本章小結(jié) 本章主要研究了電火花沉積層的組織結(jié)構(gòu)，通過實驗設(shè)備得到的金相分析可知，沉積點的相互連接和重疊形成沉積層。電火花沉積強化并不是像傳統(tǒng)表面加工工藝一樣的涂敷過程，而是工件材料和電極材料的各元素發(fā)生擴散以及合金化反應(yīng)的過程。 通過X射線衍射和電鏡掃描分析可知，基材（H13鋼）在沉積時，白亮層中主要含有C、C、C、Si C等成分。由實驗結(jié)果分析可知，基材（H13鋼）在隨時間變化沉積時，沉積層厚度并不是隨著時間的延長而無限增厚,達到一定厚度后延長沉積時間反而會使沉積層變薄；通過金相照片可以看見白亮層情況惡化，沉積層破碎減薄,孔隙較多,產(chǎn)生撕裂、碎化的傾向更嚴重,有的地方出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,沉積層質(zhì)量較差；主要原因是由于電火花表面沉積是利用火花放電的能量使金屬材料在瞬間熔化甚至氣化,然后又急劇地冷卻而凝固,在這種驟熱驟冷的過程中,沉積層內(nèi)部存在著熱應(yīng)力,反復的熱作用使沉積層產(chǎn)生熱疲勞,達到一定程度后便產(chǎn)生裂紋而最后崩裂,導致碎化、脫落現(xiàn)象的出現(xiàn)。經(jīng)過電火花沉積強化后，沉積層的硬度提高。電火花沉積后組成工件和電極的各元素均發(fā)生擴散和移動，在極短的時間內(nèi)形成分布，工件元素和電極元素呈一定的梯度分布。第四章 結(jié) 論 本文通過對比電火花沉積工藝和一些傳統(tǒng)的表面強化方法（熱噴涂、化學熱處理、氣相沉積鍍膜等），得出了電火花沉積強化工藝的一些優(yōu)勢。通過研究分析了沉積層的厚度隨時間變化，得出的結(jié)論主要包括： 以WCCo硬質(zhì)合金為電極，基材（H13鋼）在大功率長時間沉積時，白亮層中主要含有C、C、C、Si C等成分；可知電火花沉積對沉積層的相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響； 經(jīng)過大功率電火花沉積強化，沉積層的硬度為1500HV,對于基材有所提高； 在電火花沉積層中，電極材料中的鎢元素和鈷元素在白亮層中的較多，在過渡層和熱影響區(qū)含量逐漸下降；基體材料中的鉻元素、鐵元素、釩元素在熱影響區(qū)含量較多，并向表層擴散，所以白亮層中含有一定的鉻 元素、鐵元素以及釩元素，可見電火花沉積是一個合金化的過程。 基材（H13鋼）在隨時間變化沉積時，沉積層厚度并不是隨著時間的延長而無限增厚,達到一定厚度后延長沉積時間反而會使沉積層變??；通過金相照片可以看見白亮層情況惡化，沉積層破碎減薄,孔隙較多,產(chǎn)生撕裂、碎化的傾向更嚴重,有的地方出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,沉積層質(zhì)量較差；主要原因是由于電火花表面沉積是利用火花放電的能量使金屬材料在瞬間熔化甚至氣化,然后又急劇地冷卻而凝固,在這種驟熱驟冷的過程中,沉積層內(nèi)部存在著熱應(yīng)力,反復的熱作用使沉積層產(chǎn)生熱疲勞,達到一定程度后便產(chǎn)生裂紋而最后崩裂,導致碎化、脫落現(xiàn)象的出現(xiàn)。參考文獻[1] [ D]. 南京：南京航空航天大學，2010[2] 馮弘. 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Journal of Dong hua University, 2002, 19( 4) : 95～97[17] Materialia,47(11)(2002):725附錄一 任務(wù)書一、畢業(yè)（設(shè)計）論文的目的本次畢業(yè)（設(shè)計）論文綜合訓練學生金屬塑性成形理論、金屬表面改性技術(shù)等所學的有關(guān)知識，結(jié)合實際獨立完成課題的工作能力，培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識在本次畢業(yè)設(shè)計（論文）中去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，增強學生工程設(shè)計能力，同時對學生的試驗?zāi)芰?、外語水平、計算機運用水平、書面及口頭表達能力進行考核。二、主要內(nèi)容 本論文（設(shè)計）主要進行電火花沉積涂層、等離子熔覆涂層的制備、涂層的研究與設(shè)計工作，涂層的性能測試及先進涂層技術(shù)在應(yīng)用單位工件上的應(yīng)用這幾個方面開展工作。擬以現(xiàn)有電火花沉積設(shè)備和等離子熔覆設(shè)備為主要試驗設(shè)備，深入研究電火花表面沉積和等離子熔覆的機理及涂層的形成規(guī)律，并分析和研究了涂層的組織、成分、特性及形成規(guī)律：通過選擇和控制涂層參數(shù)，用相同電極和工件材料進行試驗，探討時間對涂層質(zhì)量、厚度及表面硬度、耐磨性的影響規(guī)律，得出了提高沉積層質(zhì)量和沉積效率的優(yōu)化時間工藝參數(shù)。三、重點研究問題課題主要包括：針對應(yīng)用工件材料，用電火花沉積設(shè)備采用陶瓷硬質(zhì)合金電極沉積合金鋼及鑄鐵。用等離子熔覆設(shè)備采用不同的合金粉末在鑄鋼或合金鋼基體上熔覆合金層。1．研究WCCo硬質(zhì)合金涂層的制備及其制備優(yōu)化技術(shù)的研究亞微米WCCo硬質(zhì)合金電極、通過電火花沉積工藝方式進行試驗研究，通過調(diào)整不同的工藝時間進行不同的組合沉積，研究不同沉積時間對沉積層性能（孔隙率、結(jié)合強度、表面狀態(tài)、硬度、耐磨性等）影響規(guī)律，優(yōu)化沉積層及其制備工藝。2． 微觀組織結(jié)構(gòu)的研究研究涂層的微觀形貌、相組成及分布；研究沉積層WC分解的過程及一些物相的分布；分析沉積層的微觀結(jié)構(gòu)以及納米尺度分布；研究碳化物粒子的尺寸以及微米粒子的比例對涂層性能的影響；研究沉積層內(nèi)超細顆粒形成原因及其機理。3. 沉積層耐磨性能的研究針對鋼廠軋輥的磨損問題，對沉積層進行室溫滑動磨損和高溫滑動磨損試驗，分析沉積層磨損機理；研究摩擦系數(shù)及摩擦力在磨損試驗過程中的變化；分析沉積層微觀結(jié)構(gòu)與沉積層耐磨性的關(guān)系。4. 沉積層耐磨性能的影響因素以及磨損機理的研究 針對沉積層在不同服役條件下耐磨性能變化的問題，研究各因素對沉積層耐磨性的影響進行系統(tǒng)研究。研究載荷、滑動速度等服役工況對涂層磨損性能的影響；研究涂層微觀結(jié)構(gòu)對涂層磨損性能的影響；研究涂層硬度、彈性模量、斷裂韌性對涂層磨損性能的影響；研究熱處理對涂層微觀結(jié)構(gòu)以及耐磨性的影響。5. 沉積層厚度隨時間變化規(guī)律研究 隨時間變化研究沉積層厚度變化規(guī)律；分析沉積層厚度變化成因，優(yōu)化沉積層制備效率及質(zhì)量。6. 電火花沉積因其簡便、經(jīng)濟、靈活等特點使其應(yīng)用在工業(yè)界日益廣泛，可在惡劣環(huán)境下工作的飛輪﹑轉(zhuǎn)輪﹑軋輥等表面的沉積強化。研究電火花沉積和等離子熔覆工藝應(yīng)注意根據(jù)不同的工作環(huán)境采取不同的沉積工藝，以滿足實際生產(chǎn)需要。四、主要研究方法使用電火花沉積的方法把WCCo硬質(zhì)合金電極棒熔覆到鋼基體上，制備出納電火花沉積涂層；利用XRD、SEM、TEM研究涂層微觀組織結(jié)構(gòu)；利用顯微硬度儀測量涂層硬度；利用HT600高溫磨損試驗機研究涂層的滑動磨損性能；利用高溫電阻爐內(nèi)進行高溫氧化試驗來測定涂層的抗高溫氧化試驗性能。五、論文成果要求3000字以上外文翻譯一份；2000字以上開題報告一份（查閱文獻應(yīng)在15篇以上，文獻綜述引用應(yīng)在15篇以上，含兩篇以上外文）；說明書一份（包括：任務(wù)書、開題報告、正文、翻譯），正文要求15000以上。電子文檔一套：含畢業(yè)論文說明書、開題報告、實習報告、外文專業(yè)資料翻譯原稿、翻譯稿。六、其它⑴ 嚴格遵守學院的作息時間，做好考勤工作。畢業(yè)設(shè)計期間，學生原則上不得請假。若遇到面試或其他必須請假的事情，首先必須征得指導教師的同意，再到系里辦理請假手續(xù)。學生畢業(yè)論文缺作三分之一以上的，不得參與畢業(yè)答辯。⑵ 按照畢業(yè)論文進度表將階段任務(wù)在指定的時間段完成，上交指導教師審閱。⑶ 鼓勵相互探討，但杜絕抄襲。