1. 研究目的与意义（文献综述）
在工业应用领域，许多机械零部件要求具有抗腐蚀性、抗磨损性能，单纯的钢铁材料越来越难以满足使用的要求，而腐蚀、磨损一般仅发生在部件的表面，在磨损部件表面熔覆具有耐磨、耐腐蚀性能的金属基复合材料涂层成为修复部件、延长零件的使用寿命的一条有效的方法。而铁基合金粉末成本低廉、物理和力学性能优异，故近年来越来越受到重视[4]。其中fe65是高硬度的合金粉末，粉末的自熔性、润湿性和喷焊性能一般，抗高压力磨粒磨损、摩擦系数低，具有优良的耐磨性、耐热、耐氧化，但是加工困难。主要适合于等离子喷焊，用于矿机和石油钻杆接头的修复和防护。
目前所采用的表面熔覆堆焊技术，按照热源的不同可以分为手工电弧堆焊、火焰堆焊、tig堆焊、mig堆焊、等离子堆焊、激光堆焊、摩擦对焊。其中等离子弧熔覆作为材料表面强化的手段之一，具有能量密度大、弧柱温度高、一次熔深大、热影响区小、焊接变形小、焊接质量高等突出优点。等离子弧熔覆是将添加的熔覆材料连同基材表面薄层一起熔凝，形成具有冶金结合的涂层，获得特定的性能（如耐磨、耐蚀要求），达到材料表面改性或修复的目的；tig弧堆焊是采用惰性气体-氩气保护，可以避免堆焊层中出现气孔等缺陷，具有保护效果好、电弧稳定、飞溅少、容易获得优质、可靠焊接质量敷层的优点[5]。
借助这两种熔覆方法，对fe65粉末进行熔覆，由于这两种方法的热源及工作原理的不同，对fe65粉末中合金元素的稀释率及烧损情况的影响有所不同，因而一定会导致其所制备的覆层的组织及性能有所不同。因此，我们就需要对这两种方法制备的覆层组织、性能进行综合评定。分别测出两种熔覆方法在焊道成型、覆层稀释率、合金元素烧损、组织及性能的相关，然后，通过对数据的分析，归纳总结两种熔覆方法在焊道成型、覆层稀释率、合金元素烧损、组织及性能的异同。
本实验提高了我们对熔覆方法的认识，尤其更深刻的认识了tig弧熔覆、微束等离子堆焊。通过对两种方法制备的覆层组织、性能进行综合评定，归纳总结出两种熔覆方法对焊道成型、覆层稀释率、合金元素烧损、组织及性能的不同影响。通过这个实验，我们可以针对fe65粉末提出最佳熔覆方法及方案，在实际生产中具有非常重要的意义。
2. 研究的基本内容与方案
本次研究的课题题目是不同熔覆方法对Fe65粉末覆层组织性能的组织研究，在实验过程中用到了等离子堆焊、TIG弧熔覆，等离子弧熔覆是利用高能密度的等离子弧，将添加的熔覆材料连同基材表面薄层一起熔凝，形成具有冶金结合的涂层，获得特定的性能（如耐磨、耐蚀要求），达到材料表面改性或修复的目的；TIG弧堆焊具有保护效果好、电弧稳定、飞溅少、容易获得优质、可靠焊接质量敷层的优点。借助这两种熔覆方法，对Fe65粉末进行熔覆，对两种方法制备的覆层组织、性能进行综合评定，归纳总结两种熔覆方法在焊道成型、覆层稀释率、合金元素烧损、组织及性能的异同。
要完成此课题，首先要文献调研TIG弧熔覆、等离子堆焊的研究概况和发展趋势。通过查阅资料了解Fe65粉末堆焊材料成分及性能特点，然后利用TIG、微束等离子熔覆技术，制备Fe65粉末（单层、搭接率40~50%）熔覆材料。通过比较研究熔覆样品显微组织特征及焊缝熔深、熔宽，稀释率和展铺程度等，测试界面(熔合区)及表层显微硬度HV，归纳出TIG及等离子熔覆对覆层稀释率、材料组织、熔合界面区及表层硬度的影响。最后分析总结数据，撰写毕业论文。
拟采用的技术方案及措施
TIG熔覆技术路线：首先是利用线切割下料，制备基板，然后对基板进行焊前预处理，比如除锈、油污水分等。然后利用型号为松下YC-300WX焊机熔覆Fe65粉末。粉末以铺粉的形式添加，焊接为小车自动焊。
微束等离子弧熔覆技术路线：首先是利用线切割下料，制备基板，然后对基板进行焊前预处理，比如除锈、油污水分等。然后利用型号为LHM-50脉冲微束等离子焊机（1-50A）熔覆Fe65粉末。焊接工艺参数暂定为以下三组：
①离子弧喷嘴与试板距离9mm，离子气0.8L/min、送粉速度20，机械手进速度：20ppu/s；焊接电流：30A；保护气：9L/min.
②离子弧喷嘴与试板距离9mm，离子气0.8L/min、送粉速度20，机械手进速度：30ppu/s；焊接电流：30A；保护气：9L/min.
③离子弧喷嘴与试板距离9mm，离子气0.8L/min、送粉速度20，机械手进速度：20ppu/s；焊接电流：30A；保护气：9L/min.调整了送粉喷嘴与等离子弧的位置。
完成样品的制备以后，利用显微硬度计测试界面(熔合区)及表层显微硬度HV、电子显微镜观察其微观组织。
Fe65合金粉末参数:
粉末熔融温度：1200～1300℃喷焊沉积层硬度：HRC60-65粉末粒度范围（目）：-60～ 200（等离子）-60～ 150（等离子）-150- 400（一步法）
成分表
|
| 化学成分 | ||||
| 牌号 | C | B | Si | Cr | Fe |
| Fe65 | 4.0-5.0 | 2.5-3.0 | 2.0-3.0 | 35-50 | 余量 |
焊机主要技术参数如下
| 型号 | LHM-50 |
| 输入电压 (V) | 220V |
| 额定输入电源容量 (KVA) | 2 |
| 输出电流调节范围 (A) | 1-50 |
| 暂载率 (%) | 100 |
| 维弧电流 (A) | 1-5 |
| 离子气流量 (L/min) | 0.1-1 |
| 保护气流量 (L/min) | 1-10 |
| 外形尺寸 (cm) | 46*54*72 |
| 脉冲频率 (Hz) | 2-50 |
| 脉冲占空比 (%) | 50 |
| 起弧电流 (A) | 1-50 |
| 收弧电流 (A) | 1-50 |
| 电流上坡时间 (s) | 0.5-5 |
| 电流下降时间 (s) | 0.5-5 |
| 滞气时间 (s) | 2-8 |
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，了解研究所需试验材料、仪器和设备。确定技术方案，撰写开题报告。
第4-6周：按照设计方案，学习tig焊、微束等离子弧焊的工作原理及操作方法，开展预试验（熔覆样品制备、金相观察、hv测试）。
第7-10周：tig焊、微束等离子焊样品制备，金相制备及组织观察、显微硬度测试等。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 李杰勋. 微束等离子熔焊工艺的研究[d]. 沈阳工业大学, 2015.
[2] 邓德伟,陈蕊,张洪潮. 等离子堆焊技术的现状及发展趋势[j]. 机械工程学报, 2013, 49(7):106-112.
[3] 娄明. 等离子堆焊 fe 基涂层结构力学性能和耐磨性的研究[d]. 中南大学, 2014.
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