Ni60粉末涂层重熔后的组织结构特征分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在表面工程中，喷涂、喷焊的运用非常广泛。而熔敷涂层的制备主要是火焰喷涂、堆焊、激光熔覆、等离子熔敷和堆焊等等。其中火焰喷涂技术由于喷涂材料广泛，工艺灵活，适应性强，成本相对低廉而大量使用。

从1908年瑞士U.Schoop博士首创热喷涂技术，到现在发展成电弧类、激光类和火焰类喷涂工艺。其中火焰喷涂又分为普通火焰喷涂、气体爆炸喷涂和超音速火焰喷涂，目前超音速火焰喷涂可以实现计算机信息处理，质量流控制等先进技术，提高了涂层的质量和稳定性。随着喷涂设备和可喷涂材料的系列化、标准化，火焰喷涂的发展着重于提高粒子的飞行速度，从而降低涂层的空隙率，提高涂层的结合强度。随着喷涂技术发展，开发出多种纳米涂层，复合材料涂层，多功能复合涂层，微晶、非晶涂层材料等等。

相反氧乙炔火焰喷涂作为一个成本低廉的工艺手段，尤其是在工业生产中有一定的优势。可以通过重熔工艺来提高涂层的强度和性能。本次课题就是研究Ni基涂层重熔的温度工艺参数对其性能结构的影响。通过精确控制重熔温度，提高涂层的整体稳定性以及最佳的工艺性能。从而能够实现以最低廉的生产成本，得到满足使用要求的涂层结构。这样不仅能够节省生产成本，也能降低能源的浪费。

镍基合金粉末有自熔性和非自熔性两种，前者含有一定量的Si和B,后者Si、B的含量很少或没有。自熔性合金粉末在喷涂加热时会发生冶金反应放出大量的热，合金颗粒就会处于熔融或半熔融状态。B和Si熔剂可以形成一种抗氧化的硅酸硼，可以避免镍基被氧化。还可以提高液态合金的流动性和表面张力，使涂层更加致密均匀。涂层的硬度范围为HRC40-60，其耐磨性是相同条件下钢的20倍。另外其摩擦系数低，耐腐属性优良。

Ni60涂层制备主要有氧乙炔火焰喷涂（焊）、等离子喷焊和激光熔覆等工艺。其中等离子和激光技术制备的涂层具有缺陷较少、致密、晶粒细小等优点。但这两种方法的设备昂贵，只有大型企业或研究所才有。氧乙炔火焰喷涂相比等离子、激光喷涂和气体爆炸喷涂得到的涂层孔隙率较高，涂层强度较低。但通过重熔工艺可以极大改善涂层性能，降低空隙率减少缺陷消除层状结构。在采用改良后的氧乙炔火焰喷涂工艺后，可以得到性能更加优良的涂层组织。在激光重熔的过程中Ni60涂层含有Cr23C6、Cr7C3、Cr3B、Ni3B、CrB等弥散分布于涂层提高其耐磨性。氧乙炔火焰喷涂再重熔可得到相似物质结构，从而降低Ni60涂层制备生产成本，提高社会生产力。

2. 研究的基本内容与方案

ni60粉末是一种高硬度的镍铬硼硅合金粉末，自熔性、湿润性、喷焊性优良。而且熔点比较低，喷焊层具有高硬度、耐蚀、耐磨、耐高温等特点。而氧乙炔火焰粉末喷涂是一种比较有竞争优势的手段，它的粉末来源广，设备投资更低廉，并且采用打底层喷涂可以得到比线材喷涂更好的结合强度。再通过重熔工艺可以得到致密性、强度、冶金结合度更好的涂层。本次实验通过改良氧乙炔喷涂相关工艺并精确实验测定比较不同重熔温度对涂层表面硬度、显微组织、致密性和缺陷等因素的影响得到最佳的重熔工艺温度参数。

本次实验采用q235板材为基体，ni60粉末为喷涂用材。q235试样厚度为10-20mm长100mm宽50-60mm，喷涂方法为氧乙炔火焰喷涂，喷涂距离为150-200mm，喷涂角为60-80度，采用中性焰乙炔压力3.92-9.8帕，流量为800-1000l/h；氧气压力为39.2-78.4帕，流量为480-520l/h，送粉气体流量为100-150l/h。

第一步是对板材进行表面处理，主要包括去除铁锈、油污等其他杂质。除锈可以通过打磨、喷砂等方法处理，尽量使材料提高表面粗糙度增大涂层与板材的接触面积，让涂层嵌入表面凹坑，限制涂层的收缩应力，粗化还能增强试样的

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需的实验材料、仪器。确定实验技术方案，撰写开题报告。

第4-6周：根据设计方案，学习氧乙炔火焰喷涂喷焊的工作原理和操作方法，并进行火焰喷涂和重熔预实验（熔敷试样制备、金相观察、hv测试）。根据预实验的操作结果进行评估，对自己的实验方法进行调整达到最优的实验方法。

第7-10周：根据自己的实验方案进行火焰喷涂和重熔的实验操作并完成试样制备、金相观察、组织分析、显微硬度测试等。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]乔金士.等离子熔敷镍基合金涂层组织结构与性能的研究[d].合肥工业大学，2014.

[2]王东生，田宗军，王松林，等.激光重熔等离子喷涂wc颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能[j].焊接学报，2012,33（11）:13-18.

[3]王洪福，芦琪，曾志强，等.等离子喷焊方法与热锻模ni60-cr3c2覆层的制备[j].焊接学报，2014,439(10):145-147.