等离子控制原位合成tic2fni复合涂层的研究

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1、河海大学硕士学位论文式中：OI、O2分别为熔覆层与基材的抗拉强度；Aa为二者的热膨胀系数之差；△T是熔覆温度与室温的差值；E、Y分别为熔覆层的弹性模量和泊松比。从式(1)可以看出；熔覆层的热膨胀系数需有一定的范围：超出上述的范围，易在基材表面形成残余拉应力造成涂层和基材开裂甚至剥落。b熔点相近原则熔覆材料与基体金属的熔点不能相差太大，否则难以形成与基体良好冶金结合且稀释度小的熔覆层。～般情况下，若熔覆材料熔点过高，加热时熔覆材料熔化少，则会使涂层表面粗糙度高，或者由于基体表面过度熔化导致熔覆层稀释度增大，熔覆层被严重污染；若熔覆材料熔点过低，则会因熔覆材料过度熔化而使熔

2、覆层产生空洞和夹杂，或者由于基体金属表面不能很好熔化，熔覆层和基体难以形成良好冶金结合。因而在熔覆中，一般选择熔点与基体金属相近的熔覆材料。c润湿性原则熔覆材料和基体金属以及熔覆材辩中高熔点陶瓷相颗粒与基体金属之间应当具有良好的润湿性。为了提高高熔点陶瓷相颗粒与基体金属间的润湿性，可以采取多种途径：(1)事先对陶瓷颗粒进行表面处理，提高其表面能。常用的处理方法有机械合金化、物理化学清洗、电化学抛光和包覆等；(2)在设计熔覆材料时适当加入某些合金元素。例如，激光熔覆Cu+A1203混合粉末制备A1203／Cu熔覆涂层时，可在粉末体系中加入n以提高相问润湿性；添加Cr等活性

3、元素有利于提高基体与颗粒之间的润湿性㈣；(3)可以选择适宜的熔覆工艺参数来提高润湿性，如提高熔覆温度、降低覆层金属液体的表面能等。目前等离子熔覆材料主要是借用已商品化的热喷涂用粉末。从使用效果看，等离子熔覆层性能优于火焰喷涂和等离子喷涂以及电弧堆焊等涂层。尽管这些粉末使用中未发现太大问题，但火焰喷涂和等离子喷涂与等离子熔覆毕竟有很大差别：首先，等离子熔覆粉末选择的限制较小：其次基体材料与熔覆层存在冶金结合区；第三，强化层形成机制不同等。因此，开发适合等离子熔覆的性能好、价格低的材料是目前面临的任务之一。国外已开发出一种在快速凝固过程中形成优良碳化物的新的铁基合金系，即火

4、焰喷涂和等离子喷涂Fe-Cr-C-X(X为Mn，Mo，W等)系。应用该合金粉末在工件条件恶劣的装甲车进行等离子熔覆，比起采用传统镍基和钴基合金粉末零件表面更具有优良的摩擦性能，且价格低廉。用于等离子熔覆的粉末，主要可分为自熔性合金粉和复合粉末两大类．自熔合金是自身能起熔剂作用的合金，即在重熔时合金本身有自脱氧和自造渣性能。目前国内外使用的4第一章绪论自熔性元素是硼和硅，这两种元素和大多数合金元素(如镍、钴、铁等)形成低熔点共晶，使合金熔点降低。目前国内外生产的自熔合金粉可分为镍基、钴基和铁基三大类。还有WC型自熔合金粉，是在上述三大类合金中加入一定量的WC制成的。①镍基

5、自熔合金有Ni—B．si和Ni-Cr-B-Si两种，前者硬度低，韧性好，易于加工。后者室温硬度高达HRC60，在760℃还有良好的抗氧化性，镍基自熔合金粉应用最广，熔点低，自熔性好，具有良好的韧性和耐冲击性能，耐热性能和抗氧化性能。耐金属间磨擦磨损和低应力磨粒磨损性能，还有较高的耐腐蚀性能。高温性能不如钴基。②钴基自熔合金粉末耐高温性最好，耐热、抗蠕变、抗磨损、抗腐蚀性能都好。800(3时能保持可用的硬度，’1080℃时还有良好的抗氧化性。因其价格太贵，一般不宜采用。③铁基自熔合金粉最大的优点是成本低，抗氧化性差，合金自熔性也较差，熔层内气孔夹渣较多，可用于要求不严格的

6、场合。常用的有奥氏体不锈钢自熔合金和高铬铁型自熔合金。④碳化钨型自熔合金粉，在镍、钴、铁基自熔合金中加入碳化钨，既有较高的耐磨性和红硬性，又有一定韧性，适合滑动磨损，冲击磨损和磨粒磨损严重的情况．复合粉末是一种薪型的表面强化工程材料。1958年加拿大首先用加压氢还原法研制成功了镍包铝复合粉末。60年代初，美国Mete．公司在热喷涂中应用这种材料获得很大成功。我国自70年代开始研制，目前生产的复合粉末已不下百种。组成复合粉末的成分，可以是金属与金属、金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷、金属与塑料、金属与石墨等非金属，范围广泛，几乎包括所有的固态工程材料。复合粉末的主要品种有：硬质耐磨

7、复合粉末、减磨润滑复合粉末、耐高温和隔热复合粉末、耐腐蚀抗氧化复合粉末等。(2)材料引入方法熔覆材料的添加方式主要有两樊121：预置法和同步送粉法。预置法是用有机溶剂将均匀混合的粉末预置到待熔覆的试样(工件)表面，用等离子控制熔覆获得熔覆层；同步送粉法，即利用送粉器把金属粉末送入基体的熔池中，达到粉末的加入与熔覆同步进行。其中预置法还有电镀法、火焰喷涂和等离子喷涂法．电镀法的最大缺陷是预置层中含有氢，降低了涂层性能．火焰和等离子喷涂的最大优点是预置厚度易控制，缺点是受工件形状控制。国内所采用的方法多为粘结剂法，但也有其不足之处在于：①预置