基于第一性原理的镍/碳化钨复合钎涂层界面分析

来源：机械工程学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：王星星, 吴港, 何鹏, 杨晓红

单位：1. 华北水利水电大学河南省高效特种绿色焊接国际联合实验室 郑州 450045;2. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室 哈尔滨 150001;3. 金华职业技术学院院士专家工作站 金华 321017

摘要：镍/碳化钨复合涂层具有高硬度、高耐磨性、低摩擦因数等优点,已在农业机械、磨料磨具、新能源领域广泛应用。为此,采用第一性原理密度泛函理论研究工程机械用镍/碳化钨复合钎涂层Ni (111)/WC (0001)界面和Ni (111)/W2C (0001)界面行为,讨论碳化钨增强镍基复合钎涂层中W2C相对耐磨涂层性能的影响规律。第一性原理计算结果表明,选取5层Ni (111)表面、9层WC (0001)表面和9层W2C (0001)表面代替块体特征,在6种堆叠方式中,Ni (111)/WC (0001)界面C终端B位置堆叠黏附功最高为7.42 J/m2,即界面结合强度最高;系统分析不同界面电子结构发现,镍原子更倾向与碳原子结合成键,Ni-C之间主要为离子键特性,界面镍原子金属键性质比非界面镍原子大幅减弱,复合涂层界面应严格控制W2C相生成。可为高耐磨高硬高强复合涂层的制造生产提供理论依据。

关键词：镍/碳化钨涂层,钎焊,界面行为,第一性原理,界面黏附功；

基金资助：国家自然科学基金(52071165,51705151); 河南省高层次人才特殊支持“中原英才计划-中原青年拔尖人才”; 河南省高校科技创新人才(22HASTIT026); 河南省优秀青年科学基金(202300410268); 先进焊接与连接国家重点实验室开放课题(AWJ-21M11); 龙门实验室开放课题(LMQYTSKT016)资助项目