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分别在TEMP-6型和TEMP-4M型强流脉冲离子束(HIPIB)装置上开展强流脉冲离子束辐照超音速火焰喷涂(HVOF) WC-Ni硬质合金涂层的表面改性实验,研究了不同成分离子束辐照WC-Ni硬质合金涂层形貌特征、相结构、表面显微硬度及硬度深度分布的变化规律,探讨了HIPIB辐照WC-Ni硬质合金涂层的表面改性机制。采用束流密度200 A/cm2、脉冲宽度70 ns、离子束成分30%碳离子和70%氢离子的混合离子束对WC-10Ni和WC-12Ni硬质合金涂层进行1-10次辐照。多次HIPIB辐照使硬质合金涂层表面出现大量丘状凸起,并相连成条状,涂层表面粗糙度Ra值显著增大：WC-10Ni和WC-12Ni涂层表面粗糙度分别由原始的0.637μm和0.019μm增加到2.443μm和0.150μm。随着辐照次数的增加,硬质合金涂层表面WC硬质相发生反复重熔、Ni粘结相发生选择性烧蚀,HVOF涂层制备工艺下残留的微孔得到焊合,微区范围内光滑致密化,重熔层深度增加,10次辐照后,两者的重熔层深度分别达到3-4μm。HIPIB辐照使硬质合金涂层表层发生六方相a-WC向立方相β-WC1-x转变,转变量随辐照次数增加而变大。WC-10Ni和WC-12Ni硬质合金涂层表面硬度随辐照次数的增加分别呈现出“先增加-后减小”和“先增加-后不变-再增加”的变化规律,10次辐照后,表面硬度分别由原始试样的10.4 GPa和10.5 GPa分别提高至14.6 GPa和13.3 GPa。HIPIB辐照在硬质合金涂层表面形成重熔层,并在远大于离子射程范围内产生“长程硬化”效应,硬化层深度均随辐照次数的增加而增大,10次辐照后,WC-10Ni和WC-12Ni涂层的硬化层深度分别达到140μm和90μm。采用离子束成分85%碳离子和15%氢离子、束流密度200 A/cm2、脉冲宽度100 ns、离子束1-10次辐照WC-12Ni硬质合金涂层。多次HIPIB辐照在WC-12Ni硬质合金涂层表面形成烧蚀坑和网状微裂纹的表面形貌,涂层表面粗糙度Ra值呈现出“先增加-后减小”的变化规律：1次辐照后涂层表面粗糙度由原始试样的0.021μm增加到0.164μm,5次和10次辐照后依次减小至0.118μm和0.111μm。涂层表层也发生六方相a-WC向立方相β-WC1-x转变,转变量随辐照次数增加而增大。涂层表面硬度随辐照次数而增加,10次辐照后,涂层表面硬度由原始试样的10.5 GPa增加至14.1 GPa。5次和10次辐照后WC-12Ni硬质合金涂层表层硬度随涂层深度变化出现“双峰结构”现象。