摘要：等离子熔覆是表面工程热喷涂领域一项有发展前景的技术,具有热输入高、成本低的优势。等离子熔覆工艺研究一般采用经验归纳法确定最佳参数,该过程需要大量实验数据支撑,浪费材料。采用数值模拟优化工艺可以对等离子熔覆中传统观测手段无法监控的现象进行描述,并有效节省实验过程中的材料损耗。近年来,研究者们基于多种不同假定研究了转移电弧稳定、弧根附着、熔池生长及熔覆层堆积过程热分布等的数值模拟,成果斐然,这为进一步优化等离子熔覆枪的枪体设计、工艺参数的确定提供了理论支撑。在目前的国内外研究中,等离子熔覆数值模拟局限于复杂物理场的耦合失真与电磁场模型的编写简化,难以描述转移弧的产生释放过程与基体涂层间的作用机理,这需要进一步探究多物理场耦合、优化数值模拟方法、构建整体熔覆模拟系统。本文总结了等离子熔覆数值模拟的一般过程,分别对等离子熔覆射流特性模拟中能量分布、流场连续、电磁学特性三方面特性的模拟及熔覆层形成过程中熔池及粒子沉积模拟进行归纳,分析了数值模拟研究等离子熔覆工艺所面临的问题并展望其前景,为探索性能更加优良的等离子熔覆工艺提供参考。

摘要：对高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但针对无Co系高熵合金涂层研究较少。采用等离子熔覆技术在E32钢上制备AlCrFeMnNi高熵合金涂层,利用金相显微镜、SEM、EDS、XRD等对涂层的组织形貌、相结构及元素分布等进行观察分析,采用显微硬度计、电化学工作站、XPS表征涂层的硬度分布及耐腐蚀性能。结果表明,等离子熔覆制备的高熵合金涂层无裂纹、气孔等宏观缺陷,涂层为BCC结构;涂层平均硬度为411.6 HV0.5,为基体硬度的2倍以上;在质量分数3.5%的NaCl溶液中涂层的自腐蚀电位为-0.35V,自腐蚀电流密度为507 nA/cm^(2),基体的自腐蚀电位为-0.92V,自腐蚀电流密度为256μA/cm^(2),涂层的自腐蚀电位和极化电流密度较基体有大幅度提升,涂层的固溶强化作用和晶格畸变作用以及BCC结构的螺旋位错强化是提升涂层硬度的原因,均匀的元素分布和致密的钝化膜是其耐蚀性好的主要原因。通过等离子熔覆技术得到高强度、耐腐蚀性好无Co系高熵合金的涂层,可对易制备、低成本的高熵合金涂层的开发、制备和应用提供一定的技术支持。

摘要：采用两种方法控制Fe-Cr-B-C-Nb堆焊合金中原位合成的碳化铌尺寸.通过调整熔覆的合金体系,设计出了新型铁基耐磨堆焊合金.对铌含量分别为2.2%,3.2%,3.9%,5.0%的合金,采用等离子熔覆原位合成方法,制备出了具有亚微米尺度碳化铌弥散分布的耐磨合金,并实现了对碳化铌尺度的控制.结果表明,提高铌含量会使合金中原位合成碳化铌尺寸增加,且碳化物分布有聚集的倾向.控制冷却条件对控制原位合成的碳化铌尺寸有重要的影响,采用强迫水冷却方法可减小原位合成碳化铌尺寸,当改变冷却条件降低冷却速率时,合金中的碳化铌尺寸增大.

摘要：为改善FeCoNiCr系高熵合金熔覆层的力学性能,采用磁场辅助等离子熔覆技术,在20钢表面制备FeCoNiCr_(0.5)B高熵合金涂层。通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪等仪器分析外加磁场对高熵合金涂层微观组织和物相结构的影响,利用维氏硬度计、摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度分布及耐磨性。结果表明:FeCoNiCr_(0.5)B高熵合金涂层组织均由面心立方(FCC)相和M3B相组成,外加磁场作用不会改变物相种类。在磁场辅助作用下,涂层平均晶粒尺寸由18.64μm减小至15.93μm,熔覆层力学性能得到明显改善。当磁场强度为45 mT时,涂层平均显微硬度达708.84 HV,相比无磁场辅助涂层平均硬度提升19.5%;同时,涂层的磨损质量达到最小,为无磁场辅助涂层失重的40.8%,平均摩擦系数由0.64减小至0.42,且涂层的主要磨损形式由黏着磨损转变为磨粒磨损。研究结果既进一步完善了外加磁场辅助等离子熔覆制备高熵合金涂层的相关理论,又为FeCoNiCr_(0.5)B高熵合金性能提升提供了可行方案。

摘要：采用等离子熔覆技术在20钢表面制备了不同成分的CrMnFeCoNiMo_(x)(x=0、1、1.5)系高熵合金涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层的微观结构;利用显微硬度计和电化学工作站分析了涂层的硬度和耐蚀性。结果表明:在不含Mo的高熵合金(HEA)涂层中存在大量的枝晶和胞状晶,添加Mo元素后主要为等轴晶。3种涂层的基体组织主要为体心立方(BCC)结构,Mo元素的添加使涂层中形成了一定量的第二相。CrMnFeCoNiMo_(1.5)涂层的第二相含量最多,硬度最大(约720 HV0.3),约为基材的4倍。Mo元素添加后,涂层的耐蚀性显著提升,CrMnFeCoNiMo_(1)涂层的耐蚀性能最好,腐蚀速率为0.141 mm/year,约为基材的1/20。

摘要：研制适用于快速成形多层熔覆条件下的专用合金材料,是当前直接金属快速成形领域的研究热点。文中总结了等离子熔覆快速成形铁基合金的设计原则,在大量试验的基础上,设计出了一种等离子熔覆快速成形新型铁基合金,并对成形件进行了组织性能评价,为该材料的工程应用打下基础。结果表明,冶金层组织主要以固溶体结晶为主,显微硬度从表面到基体呈U形分布,合金粉末具有优良的成形性和抗裂性,能够满足快速成形多层熔覆的要求。

摘要：目的探究钴基合金等离子熔覆在不同工艺参数下残余应力的分布规律,选取最优工艺参数组合,以达到降低残余应力的目的。方法设计正交试验,采用等离子熔覆技术制备9组不同工艺参数下单道钴基等离子熔覆样件,利用盲孔法对每个样件的熔覆起点、中间位置及终点位置的残余应力进行测量,分析工作电流、扫描速度、送粉速度等工艺参数对残余应力的影响规律。结果工件表面残余应力主要以拉应力为主,其中间位置的残余应力最大。各个位置平行于扫描路径方向的残余应力均大于垂直于扫描路径方向的残余应力。当工作电流为92 A、扫描速度为100 mm/min、送粉速度为12 r/min时,所成形的样件残余应力最小。结论工作电流对熔覆起点和终点平行于扫描路径方向的残余应力影响最为显著,其余各位置各方向上,影响最显著的因素为扫描速度。工作电流越大,残余应力越大;随着扫描速度的增大,残余应力不断变小;随着送粉速度的增大,残余应力有增大的趋势。选取合适的工艺参数组合能够有效地控制残余应力。

摘要：用等离子熔覆预先涂敷于碳钢表面的多层Ni60B+TiC涂层,通过成分设计和工艺参数的优化,得到优良的超厚金属-陶瓷梯度材料。用光学显微镜、显微硬度计等对熔覆层中的显微组织,TiC的粒径、含量和形貌,涂层的硬度进行了研究。结果表明:涂层中的组织、成分呈明显的梯度分布;等离子束熔覆层底部为较粗大的等轴晶;中部为胞状树枝晶;熔覆层顶部是较规则的树枝晶;从熔覆层底部到顶层,TiC的粒径和含量呈梯度变化,TiC的形貌由球状过渡到花瓣状、团簇状;涂层的硬度也呈梯度分布。

摘要：研究了310S不锈钢表面等离子熔覆层的实际成分与其设计成分的偏差。在此基础上对熔覆合金粉末的成分进行了校正和优化。其后在310S不锈钢表面采用优化的合金粉末进行了等离子熔覆试验,并按行标要求对熔覆和未熔覆的310S钢及炉用耐热合金进行了1200℃持续100h的抗氧化试验和力学性能测试。结果表明,熔覆试样氧化增重速率达0.4552g/(m^2·h),属抗氧化级别,明显优于310S不锈钢和炉用耐热合金;熔覆的310S不锈钢试样表面硬度和耐磨损性能均优于炉用耐热合金试样。

摘要：根据高压电器设备的工况环境,设计了一种铁基合金粉末,其成分为:Cr 18%,Si 2.0%,B 3.0%,Ni 5%,C 2.0%,Nb 0.6%,Fe余量。采用等离子熔覆技术在16Mn钢表面制得铁基合金熔覆层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)和X射线衍射仪(XRD)分析了等离子熔覆层的组织结构和成分,并进行了摩擦磨损试验。结果表明,所得等离子熔覆合金层非常致密,主要由γ-(Fe,Ni)、(Fe,Cr)7(C,B)3和Fe3Ni2相组成,具备良好的耐磨性。