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1、目录 摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题的研究背景与意义11.2表面技术概述21.3常用的表面工程技术21.4表面熔覆技术研究现状51.5 等离子表面熔覆技术的概述61.5.1等离子熔覆技术的原理61.5.2等离子熔覆材料71.5.3 等离子熔覆层的研究现状11第二章 实验材料与研究方法142.1等离子熔覆实验材料及设备142.1.1基体的选择142.1.2合金粉末142.1.3等离子熔覆设备152.2等离子熔覆工艺162.3 实验方案172.4 熔覆层组织研究方法及设备182.5 熔覆层硬度研究方法及设备202.6 研究的主要内容21第三章 实验结果与分析233.1 等离子
2、熔覆层的微观组织与分析233.1.1 添加5%TiC的熔覆层的微观组织233.1.2 添加15%TiC的熔覆层的微观组织273.1.3 添加25%TiC的熔覆层的微观组织293.1.4 TiC颗粒在熔覆层中的形态与分布313.2 熔覆层的显微硬度结果与分析33第四章 结论35致谢36参考文献37附录I 外文文献40附录II 外文文献翻译53附录III 毕业论文任务书64附录IV 开题报告66等离子熔覆TiC增强Ni基合金涂层的制备及组织结构摘要金属材料的腐蚀和磨损是一个很普遍问题，它不仅涉及到多门学科的内容，而且关系着国民经济健康快速发展，所以很多学者都在致力于减小磨损，降低工作。腐蚀和磨损是
3、致使机械零件失效的主要原因，在电子、农业、冶金、化工机械、矿山等行业中，其造成的损失是难以估量的。如果在普通金属材料表面制备一层耐磨耐蚀的涂层，以此来改善材料表面的物理、化学性质，进而提高构件的抗磨损能力，那么这势必会成为发展维修与再制造技术，提高产品使用性能，延长机械产品使用寿命的重要途径。等离子熔覆技术就是利用等离子束为热源，在基体上熔覆一层合金涂层，使之与基体产生冶金结合，来提高基体的耐磨损、耐腐蚀性能的技术。本文采用等离子熔覆技术在45钢表面熔覆一层Ni基合金涂层来提高基体的耐磨损、耐腐蚀性能。在本文等离子熔覆实验中，采用IGS600移动式氮离子耐磨熔覆设备，以Ni35合金粉末和TiC
4、颗粒共同作为涂层材料，为了研究TiC的含量对熔覆层性能的影响，实验中设计的配比分别为95%Ni35+5%TiC、85%Ni35+15%TiC、75%Ni35+25%TiC。实验中的得到熔覆层的厚度约3mm，熔覆层成形良好，与基体产生了冶金结合，随后对试样就行了金相观察实验和硬度测试实验。通过对熔覆层的金相照片研究分析，熔覆层的晶粒形态从界面到表层有以下变化：平面晶胞状晶胞状树枝晶柱状晶或者树枝晶细小枝晶或者等轴晶。熔覆层中TiC颗粒大致呈梯度分布，界面处含量较少，而在中上部大量富集，到了顶层又有所减少。通过对硬度测试实验得到的数据分析，发现熔覆层与基体形成了硬度梯度，即熔覆层硬度最高，到熔合区
5、逐渐降低，基体部分最低。关键词：等离子熔覆；Ni基合金；微观组织；显微硬度Preparation and organization structure of TiC reinforced Ni-based alloy composite coating by plasma claddingAbstractWear and corrosion of metal material is a universal problem, which involves the multi-discipline, related to the multiple sectors of the national e
6、conomy. Wear and corrosion is the main reason of the mechanical parts failure, and in metallurgy, mining, agriculture, electronics, chemical machinery industry, the loss is immeasurable. Preparation of wear-resistant layer on the surface of common metal materials is a important way to improve produc
7、t performance, to develop repair and remanufacturing technology and to prolong the service life of mechanical product by improving the physical, chemical properties of material surface to enhance the wear resistance of artifacts. Plasma cladding technology is an alloy coating technology of cladding
8、the layer on the substrate with plasma beam as heat source, which makes the cladding layer and the substrate to produce metallurgical bonding, to improve the wear resistance and corrosion resistance of matrix. In this paper, plasma cladding technology is used to produce Ni-base alloy coating at the
9、surface of Type 45 steel to improve the wear resistance, corrosion resistance of matrix.The alloy coating was made of Ni35 alloy powder and TiC particles by IGS600 Mobile Nitrogen Ion Wear-resisting Cladding Equipment in plasma cladding experiments of the paper. In order to study the impact of the T
10、iC content on the performance of the cladding layer, the ratio of experiment design were 95%Ni35+5%TiC, 85%Ni35+15%TiC, 75%Ni35+25%TiC.The thickness of the cladding layer of the test is about 3 mm, with the cladding layer forming a good metallurgical bonding with the substrate, then the samples were
11、 tested in metallographic observation and hardness test.Through research and analysis of metallographic photos of cladding layer, the grain morphology of cladding layer from the interface to the surface has the following changes: plane crystal, cellular crystal, cellular dendrite, columnar crystal o
12、r dentrite, small dendrites or equiaxed grains. TiC particles is roughly gradient distribution in the cladding layer, the interface content is less, the upper part content is a enrichment, the content of the top is less. Through the analysis of the hardness test data, found that the cladding layer a
13、nd the substrate form the hardness gradient, the hardness of the cladding layer highest, to the fusion area gradually reduced, the matrix lowest.Keywords: Plasma cladding; Ni-based alloy; Microstructure; MicrohardnessIII第一章 绪论1.1 课题的研究背景与意义金属材料的磨损和腐蚀是一普遍性问题，它涉及到多门学科的内容，关系到国民经济的多个部门。磨损和腐蚀是机械零件失效的主要原因
14、，在冶金、矿山、电子、农业、化工机械行业中，其造成的损失是不可估量的。在工业发达国家，磨损能耗占总能耗的30%，如在美国每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美，占国民经济总收入的4%1，另外，由于腐蚀而损失的钢材占世界钢产量的 10%，由于腐蚀和磨损引起提前失效的机电产品量占总量的70%2；而我国目前每年由于腐蚀磨损而造成的经济损失至少达到2000亿元，占国民生产总值的 24%3。近几年，表面工程技术的快速发展对解决上述问题能起到重要的作用。表面工程技术是根据某种特定工程需求，在材料的表面进行表面改性、表面熔覆或同时运用多种表面工程技术进行特殊处理，以来达到改变材料表面的化学成分和组织
15、结构，提高材料的表面的使用性能的一种工程技术。该表面工程技术是把材料表面和基体当做一个一个系统来研究设计，通过利用涂镀层技术、表面改性技术和薄膜技术，使得材料表面能够获得满足特定工程需求的性能的系统工程。可以说，能够改变材料表面性能的各种技术都可以说是表面工程的一部分。表面工程以最经济和最有效的方法改变材料表面及近表面区的形态、化学成分和组织结构，或赋予材料一种全新的表面。一方面它可有效的改善和提高材料和产品的性能（耐蚀、耐磨、耐高温），确保产品使用的可靠性和安全性，延长使用寿命，节约资源和能源，减少环境污染；另一方面还可以赋予材料和器械特殊的物理和化学性能能。随着现代科学技术的发展，表面工程
16、技术在表面物理和表面化学理论的基础上融汇了现代材料学，现代信息技术，现代工程物理，现代制造技术等诸多学科，在工业、农业、能源、医学、信息、工程、环境和人类生活密切相关的领域取得了突飞猛进的发展。45号钢是常用的中碳调质结构钢，这种钢的机械性能很好，广泛用于机械制造。作为中碳钢，45号钢的淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC4246。采用这种钢生产的零件一般都会出现表面硬度较低、不耐磨的特点，为了充分发挥45号钢优越的机械性能，尝试着利用等离子熔覆技术在其表面熔覆一层合金来增强它的表面硬度以及耐磨性能。1.2表面技术概述表面工程技术有着十分广泛的内容，因为从表面工程技术所带来的效果来看，能增强材料表面性能的技术不仅有新兴的薄膜技
