《反应等离子熔覆高铬铁基涂层组织与性能》
发布时间:2015-03-24

《反应等离子熔覆高铬铁基涂层组织与性能》

刘均波

煤炭工业出版社 20143

该项目来源于山东省2007年科学技术发展计划项目,山东省2011年自然科学基金项目。

反应等离子熔敷是近年来产生的一种制备金属陶瓷的新技术。该技术是将原位反应合成技术和传统的等离子熔敷技术相结合,利用等离子热源熔化熔敷材料,并通过元素或化合物间的化学反应在金属表面“原位合成”增强金属陶瓷,从而在金属表面得到复合涂层的一种新型涂层制备技术。目前,在金属基体上常采用的表面强化方法主要有表面淬火、渗碳强化、堆焊、喷涂等,这些方法的优点是降低了生产成本,具有一定的灵活性。与此相比较,采用高能束(激光、等离子束和电子束)对工件表面进行强化处理具有更多优势,如加工周期短、冷却速度快、工件变形小、强化效果显著、涂层与基体结合强度高等,所以高能束表面强化技术已引起国内很多研究人员和企业家的关注。其中,等离子熔敷技术由于具有能量转换效率高、设备投资小、操作维修简便等突出的优点,在金属表面强化方面得到了广泛应用。反应等离子熔敷技术将原位反应合成技术与等离子熔敷技术相结合,利用等离子束提供热量,熔化分布在基体表面的反应物料,通过反应物料之间的物理化学反应,原位反应合成一种或多种高强度、高硬度、高性能的增强颗粒,从而强化涂层基体,得到符合使用性能要求的涂层。

本书比较系统地论述了熔敷涂层工艺发展的历史及现状,综合介绍了各种各样的目前成熟的、不成熟的或正在研究探索的熔敷的工艺方法后,重点介绍了反应等离子熔敷铁基涂层的工艺、方法组织及其性能。

创新之处:

尽管把等离子束作为热源应用到金属材料热处理领域始于20世纪70年代,近年来在反应等离子熔敷方面已有相当的研究,并且从理论和实践上都证明了其可行性。但目前采用的反应等离子熔敷粉末都是简单的混合或团聚粉末(添加少量的粘结剂制粒),在同步送粉过程中,在高速等离子束流作用下反应组元粉末容易分离,造成体系反应不完全,熔敷涂层质量不够稳定。此外,反应等离子熔敷过程中C粉质量轻,易被吹散,并且由于与其他粉末相比密度差别太大,在粉末中分布不均匀,所以长期以来C以铸铁等含C铁粉形式加入,无法制备高C含量涂层。为使读者对等离子熔敷涂层有所了解,本书对关于涂层的一些基本知识做了介绍。鉴于反应等离子熔敷技术时一种新型表面改性技术,目前又在工业中获得越来越广泛的应用,因此本书又介绍了制备反应等离子熔敷前应注意的问题,这对于本领域的设备研制与工艺控制思想极具帮助,也为反应等离子熔敷涂层技术在工件表面上强化应用奠定理论及技术基础。

由于反应等离子熔敷涂层技术以及其产品具有极大的市场诱惑力,因而大大促进了设备与工艺研究的步法。就反应等离子熔敷工艺方法而言,曾出现过各种设计思想,分别借鉴于表面堆焊,等离子熔敷,等离子表面冶金,等离子喷涂等,相应用过了很多试验装置和方法,其中大多数仅作研究目的,难以实现产业化。本书对此也做了相应介绍,以使读者有个更全面的了解。本书介绍的主要工艺和Fe-Cr-C-W-Ni高铬铁基涂层以及Fe-Cr-Ti-C涂层的制备、组织与性能等,反应等离子熔敷技术目前正处在发展之中,但这一高新技术有望在大规模工业生产中广泛应用。

该书中所涉及的项目技术可为其他表面改性技术提供有利的理论依据和技术参考,可扩展到其他相关领域。