为进一步提高316L钢材的显微硬度，拓宽其使用范围，采用激光熔覆的方法，在316L钢材表面制备出不同比例的Fe60-WC熔覆层。研究不同比例的WC对熔覆层的截面组织、显微硬度、晶相构成的影响及原因。经过试验分析可知，当WC的质量分数为3%时，其与Fe60形成了硬质合金结构，增加了熔覆层的显微硬度。当WC的质量分数提升至5%时，熔覆层的微观结构发生了较大的改变，此时WC的质量分数虽然更多，但是熔覆层的显微硬度有所下降。结果表明，当WC的质量分数为3%时，熔覆层保持树形胞状晶，此时的显微硬度明显高于基体。x

为了研究WC质量分数对Ni60粉末激光熔覆涂层性能的影响,采用激光熔覆技术在Q235碳素工具钢上制备了WC+Ni60的复合涂层,并进行了理论分析和实验验证,取得了熔覆层几何形貌、稀释率、显微组织及硬度方面的数据。结果表明,添加WC后,涂层外观成形良好,在涂层硬度上有明显的提升效果; 稀释率随着WC质量分数的增加整体呈现先升高后降低的趋势; 当WC质量分数为0.4时为合适的粉末配比,不但能保证微观组织致密、枝晶尺寸均匀,也可避免颗粒和气孔对涂层质量造成的影响,并保证了2种熔覆材料融合性和涂层整体硬度。此研究结果对激光熔覆添加WC的Ni基复合涂层制备有一定指导作用。

本文构建了Co 质量分数分别为6%、8%、10%和12%的WC-Co/SiC/Diamond金刚石涂层硬质合金界面模型, 利用分子动力学方法模拟了不同沉积温度对其界面结合强度的影响, 从黏附功及键长分布两个方面进行具体分析。黏附功分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型在七个沉积温度下所包含的两种界面的黏附功值均为最高值, 并且在不同沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型所包含的WC-6%Co/SiC界面、SiC/Diamond界面的黏附功分别在1 123、1 173 K时最大, 为2.468、5.394 J/m2。键长分布概率分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, 在任一沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型各界面处键长分布范围的最大值较小, 且在1 123 K时在WC-6%Co基体上沉积SiC中间层, 在1 173 K时在SiC中间层上沉积Diamond涂层后, 该界面模型界面处的键长最短, 键能最大, 界面结合性能最好。

激光熔覆高熵合金涂层已成为表面工程领域的研究热点之一，本文系统研究了不同含量WC（WC质量分数为10%~60%）对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构以及耐磨性、耐蚀性的影响规律。添加10%~60%WC颗粒制备的高熵合金复合涂层的成形质量均较好，未出现裂纹等缺陷。随着添加WC颗粒的质量分数由10%增加到60%，涂层由FCC单相结构向FCC、WC、W₂C和Co₄W₂C等多相转变，显微组织由顶部等轴晶、底部柱状晶向树枝晶转变，块状和鱼骨状含碳相析出且其含量逐渐增加；添加60%WC颗粒后含碳析出相的面积占比可达64.18%。涂层横截面的平均显微硬度和耐磨性随着WC添加量的增加而显著提升，添加60%WC的高熵合金涂层的显微硬度最高（为501 HV0.2）且耐磨性最佳（摩擦因数为0.472），相对于未添加WC颗粒的高熵合金涂层的显微硬度（175 HV0.2）提升了约186%且耐磨性提高了233%。另外，随着WC颗粒的加入，具有较高耐蚀的面心立方相减少，同时WC在电化学过程中与黏结相形成了原电池。因此，高熵合金复合涂层的耐蚀性随着WC含量的增加而逐渐降低。

为了研究复合涂层中碳化钨(WC)组织演变对裂纹产生的影响机理, 采用单层激光熔覆、过渡层梯度熔覆与双层熔覆制备 3种 Ni50A/WC复合涂层对比的方法, 分析涂层的形貌与组织、裂纹产生特点以及原因, 探究WC的组织演变对裂纹产生的影响。结果表明, 不同熔覆方法的WC组织演变对裂纹产生的影响主要由残余WC颗粒内部开裂形成裂纹源、硬质相元素引起成分偏析等作用组成; 双层熔覆、梯度熔覆涂层与单层熔覆涂层相比, 由于粉末吸收了更多的能量, 残余WC颗粒含量降低了32.7%与37.9%, 减少了涂层内部裂纹源; 共晶化合物的W元素质量分数也从单层熔覆涂层的0.534分别下降到双层熔覆涂层的0.417与梯度熔覆涂层的0.386, 降低了硬质相元素集中程度, 减少了涂层成分偏析, 降低了涂层开裂敏感性。该研究对改善激光熔覆复合涂层的开裂问题、提高复合涂层的成品率有一定的指导意义。

硼掺杂金刚石(BDD)是高级氧化法污水处理领域的一种电极材料，其衬底材料的选择是电极涂层制备的核心问题之一，良好的衬底材料可提高膜基结合力，从而延长电极的使用寿命。本文提出以热膨胀系数较小的WC-Co为衬底，采用热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备微米、纳米两种表面形貌的BDD电极，并利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法对两种电极的物理性能、表面状态及电化学性能进行表征，研究结果表明：在沉积速率方面，微米薄膜是纳米薄膜的1.5倍，但纳米薄膜具有更小的残余应力，仅为-0.6 GPa；两种电极在0.5 mol/L的H2SO4溶液中均展现较宽的电化学窗口(约为3.7~3.9 V)和极小的背景电流，在K3［Fe(CN)6］氧化还原系统中表现出良好的准可逆特性，这些特性均与常规Si、Nb、Ti基BDD电极相似。在此基础上，本文对两种电极开展了苯酚模拟废水处理和加速寿命试验(ALT)，结果显示：相同参数下，纳米电极在ALT中使用寿命约为423 h，明显优于微米电极的310 h；在苯酚氧化实验中，两种电极对苯酚均展现了较好的矿化效果，化学需氧量(COD)处理的电流效率为88%~94%，与标准BDD电极相接近。因此，WC-Co或可作为BDD污水处理电极的良好衬底材料。

以激光喷射锡球键合时使用的抗激光冲击性能存在明显差异的WC喷嘴为研究对象，借助扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱仪对比观察了微观组织及成分之间的差异，结合材料与光束相互作用理论，研究了Co含量和微裂纹影响WC喷嘴抗激光性能的微观机制。测试结果显示，WC颗粒尺度、贯通状微裂纹和金属黏结剂Co含量存在明显不同。分析表明：因烧结压强过大引起的贯通状微裂纹会对激光产生“光陷”现象，并在其周围形成温度较高的热影响区，该区域内熔点较低的Co易于熔化；在喷嘴小孔前端热影响区附近，熔化后的Co和锡球容易发生冶金反应，形成沾锡，严重时喷嘴失效；裂纹越严重、Co含量越高，WC喷嘴的抗激光冲击性能越差。由此可知，降低Co含量和烧结压强，可以有效改善喷嘴的抗激光冲击性能。

以37Mn5钢作为测试基材，利用选择性激光熔化（selective laser melting，SLM）工艺在基体表面制备WC/Co涂层，以恒电位方法测试了海水介质下的磨蚀性能。研究结果表明：WC/Co涂层产生（111）、（200）和（311）各晶面对应衍射峰。WC/Co涂层厚度约3 μm，形成较粗糙的表面结构，在载荷作用下发生划伤现象。当载荷为5 N时，极化曲线往右下角偏移，腐蚀电位也明显提高，得到更小的腐蚀电流密度，阳极区电流密度明显波动。提高阳极电位后，钝化膜已被击穿并产生了微孔，导致电流明显提高。当WC/Co涂层电位升高后，摩擦因数提高，引起涂层腐蚀现象，磨损量增加。电位0.5 V时涂层已经发生了磨穿，形成了大量点蚀形态凹坑结构，出现了划伤的犁沟，磨痕边界也发生了少数剥落。

硬质复合材料因拥有高硬度、高强度和耐磨性好的特点，常被用做刀具生产的合金材料。使用激光选区熔化技术，通过改变成形工艺参数激光功率和扫描速度，制备WC 12Co硬质合金样件，研究工艺参数对成形试样致密度、截面金相组织和显微硬度的影响。结果表明：当激光扫描速度值不变时，随着激光功率的增大，成形试样的致密度呈现逐渐增大的趋势；当激光功率值不变时，随着激光扫描速度的增大，成形试样致密度先增大后减小，扫描速度对致密度的影响较为明显；线能量密度值过大或者过小都不利于试样致密度的提高；在激光功率290 W、扫描速度为900 mm/s的最佳参数组合下，得到了致密度为91.392%的WC 12Co试样。通过对工艺参数进行合理匹配设计，为SLM成形WC 12Co应用于实际工业生产提供了理论和工艺实践参考。