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。

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。

基于第一性原理方法, 建立WC-Co/cBN4B、WC-Co/cBN4N、WC-Co/cBN1B-near OA、WC-Co/cBN1N-near OA、WC-Co/cBN1N-near OB和WC-Co/cBN1B-near OB 六种界面模型, 计算其界面粘附功、断裂韧性。结果表明: WC-Co/cBN4B界面具有最大粘附功值9.705 J?m-2, 界面最稳定, 粘附功大于WC(0001)w界面的断裂 韧性7.824 J?m-2, 裂纹倾向于出现在基体中; WC-Co/cBN4N界面有最小粘附功4.470 J?m-2, 界面最不稳定, 粘附功小于WC(0001)w界面的断裂韧性, 裂纹倾 向于出现在界面处。在此基础上, 为从电荷转移、成键方式和价电子分布的深层次角度解释界面稳定性, 进行了差分电荷密度、态密度和Mulliken布居分析, 结果表明: WC-Co/cBN4B模型中, 界面处Co、B原子之间存在电荷转移, 由Co-d、B-p轨道杂化成强Co-B共价键; WC-Co/cBN4N模型中, 界面处Co、N原子之间亦 存在电荷转移, 由Co-d、N-p轨道杂化成弱Co-N共价键。两种模型的界面处, Co-B共价键的布居数更大且键长更小、键能更大, Co-B共价键的作用强于Co-N共 价键作用, 因此, WC-Co/cBN4B界面结合性能更好, 界面更稳定。

采用激光合金化技术在38CrMoAl钢表面制备了不同Y2O3质量分数的纳米WC/Co-Y2O3合金化层。采用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机，系统研究了Y2O3含量对合金化层组织和性能的影响。结果表明，不同Y2O3含量的合金化层主要是由马氏体、奥氏体、Fe3W3C和WC相组成。有所不同的是，随着Y2O3含量的增加，组织中Fe3W3C、纳米WC 和奥氏体的相对含量逐渐增加，而马氏体的相对含量则逐渐减少；而当Y2O3质量分数超过1.0%时，纳米WC 的数量开始降低，凝固组织略有粗化。受上述组织变化的影响，合金化层硬度与耐磨性随着Y2O3含量的增加而呈现出先增后降的趋势，即当Y2O3质量分数为1.0%时，合金化层具有最高的硬度和最佳的耐磨性能。

对45钢表面激光熔覆Ni基纳米WC/Co复合涂层的断裂韧性Kc进行了研究.结果表明:激光熔覆Ni基纳米复合涂层的Kc≥18.0MN·m^-3/2,而喷焊Ni基WC/Co复合涂层的Kc平均值为8.1 MN·m^-3/2(最低值为4.4 MN·m^-3/2).分析认为:在本研究条件下,激光熔覆Ni基纳米WC/Co复合涂层中形成的呈三维网络结构分布的碳化物相及呈弥散分布的超细碳化物相的综合增强作用是该涂层断裂韧性Kc比常规喷焊同样材料(非纳米)涂层的Kc明显提高的主要原因.