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等離子噴塗工藝對 Fe 基非晶合金塗層微觀組織結構的影響

時間:2017-12-22 16:35:30  來源:  作者:崔 崇,葉福興,魏海宏

 

0、前言:

熱噴塗層具有典型的層狀結構,其粒子與粒子之間的搭接,層與層之間的搭接以及不同類型的孔洞在塗層中的分布等的微觀組織特點,將賦予塗層特定的宏觀性能。等離子噴塗工藝參數較多,對塗層的組織結構有著複雜的影響。薑超平通過研究得出等離子噴塗功率越高,Fe 基塗層非晶含量越少的結論;殷秀銀等研究得出 FeCrBSi 塗層與 Q235 基體結合強度最大的等離子工藝參數;黃晨光等通過數值模擬的方法研究了等離子噴塗工藝參數與塗層細觀結構的聯係。劉洛夫等通過正交實驗研究了等離子噴塗參數對 Fe 基非晶塗層性能的影響。本文通過合理安排實驗方案,分別對電流、電壓和噴塗距離這三個主要參數對 Fe 基非晶塗層微觀組織結構的影響規律進行更加細致深入的研究。

1.實驗材料及方法

1.1實驗材料

本實驗采用的粉末標稱化學成分為W8-10%,Cr4-6%,Ni3%,Mo3%,Si3-5%,B3-5%,餘量為Fe.具有大原子半徑差的多組元合金係有利於形成非晶態的塗層。該粉末微觀形貌為近似橢球狀,粒度為 10~45µm,由於粉末顆粒表麵積大,使其受熱充分,在較低的噴塗功率下,能達到更好的熔融效果。

本實驗采用的等離子噴塗設備為 APS-2000 型80kW 級高能等離子噴塗係統。噴塗基體為 50mm×50mm×4mm 的 Q235 鋼板,在經噴砂粗化處理後的基體表麵進行等離子噴塗實驗。噴塗過程中用壓縮空氣對基體表麵進行連續冷卻。

1.2噴塗工藝與測試方法

選擇電流、電壓和噴塗距離為影響因素,每個因素選取 5 個水平,采取固定兩個因素,改變另一個因素的方案進行實驗。在實驗過程中拍攝不同噴塗參數下等離子弧的外觀照片。

采用 OLYMPUS GX51 大型臥式金相顯微鏡觀察塗層斷麵微觀組織,並利用 PhotoShop 軟件計算塗層孔隙率;通過 MHV2000 型數字顯微硬度儀測定塗層的顯微硬度;通過 PhilipsX 'PertM PD 型 X射線衍射儀測定塗層物相組成。

2.結論

根據實驗數據和分析結果,本次研究得出以下結論:

(1)通過等離子噴塗技術製備了結構致密,組織均勻,非晶含量很高的 Fe 基非晶合金塗層;

(2)隨等離子噴塗功率或者噴塗距離的的增大,塗層的孔隙率先逐漸減小,後逐漸增大。噴塗功率為 30.25kW,噴塗距離為 110mm 時所製備的 Fe 基非晶合金塗層孔隙率為 1.19%,顯微硬度為717HV0.1;

        (3)在等離子輸入功率一定時,采用較高的噴塗電壓將獲得孔隙率更低的 Fe 基非晶塗層。


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