【正文】 電壓100V，沉積頻率700Hz，氮氣流量10L/min，比沉積時間3min/cm2。另外，在反應(yīng)電火花沉積實際操作中，可采取“二步沉積法”（先大電壓后小電壓）來獲得厚度合適、表面光潔的涂層。⑦研制了電火花沉積充氣密閉式氣體保護(hù)和供給裝置，如圖15所示。利用該裝置不僅可有效避免涂層中氧化物的形成，從而增大涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度，而且對增加涂層厚度、提高涂層致密性、減小涂層內(nèi)應(yīng)力等具有積極有效的作用，為反應(yīng)電火花沉積大厚度、高性能金屬陶瓷復(fù)合涂層提供了技術(shù)保證。1氣源 2導(dǎo)氣管 3氣缸 12活塞 5工件 6工作臺 7氣體輸入通道 8工作臺縱向調(diào)節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)9陰極接線柱 10安全閥 11電纜 13電火花沉積電源 14沉積槍橫向調(diào)節(jié)螺旋機(jī)構(gòu) 15沉積層16沉積槍高度調(diào)節(jié)螺旋機(jī)構(gòu) 17沉積槍 18陽極接線柱 19氣壓表 20電極 21工作室 22活塞調(diào)節(jié)螺旋機(jī)構(gòu) 23閥門圖15電火花沉積充氣密閉式保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖⑧研制了參數(shù)可調(diào)式隨焊錘擊處理裝置，如圖16所示。該裝置以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，利用NH412A型非接觸式光纖傳感測溫儀對涂層跟蹤采集溫度，利用步進(jìn)電機(jī)86BYG450A作為驅(qū)動裝置。通過改變單片機(jī)定時器產(chǎn)生的脈沖信號頻率來改變電磁鐵通斷次數(shù)，實現(xiàn)錘擊頻率的調(diào)節(jié)；通過改變單片機(jī)輸出PWM波的占空比來改變通過線圈的實際通電電壓，以實現(xiàn)錘擊力的調(diào)節(jié)。分析了錘擊工藝參數(shù)對涂層應(yīng)力的影響，優(yōu)化了錘擊工藝參數(shù)（錘擊頻率4Hz，錘擊力500N）。圖16 參數(shù)可調(diào)式隨焊錘擊裝置結(jié)構(gòu)示意圖（3）創(chuàng)新成果【證明材料：~、~、~】目前常采用的TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層制備工藝多存在制備效率低、涂層厚度小、設(shè)備工藝復(fù)雜、工作環(huán)境要求特殊以及設(shè)備成本和工藝成本高等不足。如：氣相沉積制備的膜層?。?~5μm），且化學(xué)氣相沉積法的鹵化物氣體對設(shè)備、環(huán)境污染較大。物理氣相沉積法需要真空等離子系統(tǒng)以及蒸發(fā)源，設(shè)備價格較高；而激光熔覆、激光表面合金化、堆焊、熱噴涂等方法雖然可獲得厚度較大的涂層，但激光熔覆與激光表面合金化涂層易出現(xiàn)裂紋且激光器購買和維護(hù)費用較高。堆焊層熱應(yīng)力大、易開裂。熱噴涂涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度低、涂層孔隙率較高。本項目開發(fā)的反應(yīng)電火花沉積技術(shù)在有效克服上述TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層制備工藝中存在的諸多不足的同時，解決了傳統(tǒng)電火花沉積技術(shù)中涂層厚度小、沉積效率低、涂層內(nèi)應(yīng)力大等問題，實現(xiàn)了“高效率、低成本”制備“大厚度、高性能”TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層。取得的創(chuàng)新成果如下：①將電火花沉積與反應(yīng)合成相結(jié)合，提出并研究開發(fā)了一種新的反應(yīng)涂層制備技術(shù)——反應(yīng)電火花沉積技術(shù)，從根本上解決了傳統(tǒng)TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層制備中普遍存在的工藝復(fù)雜、成本高、厚度小等問題，提高了金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備效率和涂層的使用可靠性，拓展了電火花沉積技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。②電火花沉積充氣密閉式保護(hù)及供給裝置的設(shè)計，極大地避免了沉積過程中氧化物的形成，對增加涂層厚度、減小粗糙度、提高涂層內(nèi)聚強(qiáng)度等具有積極有效的作用，該裝置新穎的設(shè)計思路可為其它使用氣體保護(hù)的場合提供有益借鑒。③首次提出并研究了隨焊錘擊工藝在電火花沉積涂層制備中的應(yīng)用，解決了大厚度金屬陶瓷復(fù)合涂層制備過程中涂層應(yīng)力大、易開裂、易剝落等瓶頸問題。④研究了反應(yīng)電火花沉積工藝參數(shù)對涂層質(zhì)量、涂層顯微結(jié)構(gòu)、涂層性能等的影響機(jī)制和規(guī)律，揭示了涂層的形成機(jī)理及耐磨機(jī)制，研究成果為反應(yīng)電火花沉積技術(shù)制備其它高性能金屬陶瓷復(fù)合涂層奠定了一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。⑤項目開發(fā)的TiN、TiCN金屬陶瓷涂層反應(yīng)電火花沉積制備技術(shù)，具有沉積效率高、涂層厚度大、涂層性能高、節(jié)約貴金屬、節(jié)省能源、無公害、低成本、操作簡便等顯著特點，尤其適用于零件表面強(qiáng)化及失效零件的修復(fù)與再制造。項目研究成果對電火花沉積技術(shù)在零件表面強(qiáng)化或修復(fù)與再制造工程中的有效應(yīng)用具有重要推動作用。（4）實施效果【證明材料：、】項目所及的3項專利技術(shù)已分別成功轉(zhuǎn)讓于保定蘭格恒流泵有限公司和保定市易通光伏科技有限公司。項目成果濰坊豪強(qiáng)焊接技術(shù)有限公司、保定市紅鵬電力檢修有限公司、保定易通光伏科技有限公司采用并成功應(yīng)用于軸、孔、齒、鍵、輪、泵、輥、殼、閥、柱塞、端蓋、刮板、錘頭、模具等零件的表面強(qiáng)化及修復(fù)再制造，近3年為項目應(yīng)用企業(yè)新增利潤2051萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。與當(dāng)前國內(nèi)外同類技術(shù)主要參數(shù)、效益、市場競爭力的比較【證明材料：、】（1）首次提出并系統(tǒng)研究開發(fā)了一種新的金屬陶瓷復(fù)合涂層制備技術(shù)——反應(yīng)電火花沉積技術(shù)，開辟了電火花沉積大厚度金屬陶瓷復(fù)合涂層制備新途徑，豐富了表面工程和再制造工程的研究內(nèi)容。（2）與當(dāng)前國內(nèi)外制備TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層同類研究相比，本項目具有涂層厚度大，制備效率高、制備成本低、工藝簡單、節(jié)約貴金屬、節(jié)省能源、無公害等特點。涂層形成機(jī)理及耐磨機(jī)制的系統(tǒng)分析與研究，為大厚度金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備及其在再制造工程領(lǐng)域中的成功應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。（3）與傳統(tǒng)電火花沉積技術(shù)相比，利用反應(yīng)電火花沉積技術(shù)制備TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層，可使納米級TiN、TiCN陶瓷顆粒的合成和涂層的形成同步完成，不僅可省去繁瑣的TiN、TiCN電極制備工藝，降低涂層制備成本，而且還具有以下顯著優(yōu)點：①納米級TiN、TiCN陶瓷顆粒硬質(zhì)相在電火花沉積過程中原位反應(yīng)合成，硬質(zhì)相顆粒細(xì)小（納米級）、分布均勻且界面潔凈，可大幅度提高涂層性能；②在氮氣電離氣氛中，火花放電形成的等離子體熱傳導(dǎo)性高，電極過渡為大滴過渡，電極熔滴大，沉積效率高；③電火花沉積過程中反應(yīng)組元（電極鈦和保護(hù)氣體氮）自身的反應(yīng)放熱不僅有利于氮元素在火花放電形成的微熔池內(nèi)均勻擴(kuò)散，而且延長了微熔池的高溫保留時間，在使顆粒硬質(zhì)相合成量增加的同時使其分布更加均勻，從而有利于形成組織致密均勻、連續(xù)性好、耐磨性高的涂層。另外，反應(yīng)放熱增大了納米級陶瓷顆粒硬質(zhì)相/基體金屬體系的潤濕性，增強(qiáng)了基體金屬對納米級陶瓷顆粒硬質(zhì)相的包覆能力，加劇了基體金屬對硬質(zhì)相的鑲嵌和釘扎作用，有利于進(jìn)一步提高涂層耐磨性。（4）首次將隨焊錘擊工藝應(yīng)用于反應(yīng)電火花沉積制備金屬陶瓷復(fù)合涂層中，可有效解決電火花沉積層厚度小、應(yīng)力大、易開裂、易剝落等問題。已發(fā)表論文及知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)情況（1）已在《稀有金屬材料與工程》、《焊接學(xué)報》、《材料熱處理學(xué)報》、《China welding》、《Key Engineering Materials》、《Applied Mechanics and Materials》、《 Advanced Materials Research》等期刊上發(fā)表相關(guān)研究論文25篇（其中，SCI收錄3篇、EI收錄22篇）?！咀C明材料：】1) ，2009，38(S1):4975002) (CN),2008, 29(2):1281313) ，(11): 991024) ，2007,28(10):33365) ，2009,30(3):1701736) ，2009,30(11):69727) 于鳳坤等. ,2009,25(1):1171208) 趙建國等. A new method of welding with trailing peening for controlling welding stress and welding,2009,18(2):6569.9) ,2009，38(5)：89189410) ，2007, 36(S2):70670911) 郝建軍等. TC4鈦合金電火花沉積反應(yīng)合成Ti(CN),2009,17(3):40640912) 馬躍進(jìn)等. ,2008,29(10):212413) ,2012,28（10）:596414) ,2008,(8):404315) ,2009,(3)：939416) ,2009，（4）:353717) 郝建軍等. Reactive electricspark deposition Ti(C,N)based cermets coating on titanium alloy Engineering Materials,Vols:368372(2008):1313 131518) 郝建軍等. Reactive Synthesis Ti(CN)based Metal Ceramic Coating by Electricspark Welding,2009,18(3):465019) 郝建軍等. Study on TiCN/Ti Based Composite Coating Fabricated by Reactive Electric Spark Mechanics and , 190191 (2012) :56757020) 郝建軍等. TiCN Cermet Composite Coating Prepared By Reaction Nitrogen Arc Welding Cladding Mechanics and Materials. Vols, 190191 (2012):58158421) 李雄壯等. Design of Welding with Trailing Peening System for Reaction Nitrogen Arc Welding Cladding. Applied Mechanics and Materials. Vols, 190191 (2012):44444622) 張印勇等. Process Optimization of Reaction Nitrogen Arc Welding Cladding TiCN/Fe Metal Ceramic Composite Coating. Applied Mechanics and Materials. Vols, 217219 (2012) :1279128223) 馬璐萍等. Study on TiAl(CN) Particle Reinforce Composites Coating Prepared by Reaction Nitrogen Arc Welding Cladding Process. Applied Mechanics and Materials Vols, 217219 (2012) :1283128624) 李勁松等. Study on insitu Ti(CN) particle reinforce posites coating processed by nitrogen shielded arc welding technique. Advanced Materials Research. Vols, 418420 (2012):11211525) 盧美久等. Design and Implementation of Welding with Electromagnetic Trailing Peening Control International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation:361364（2）已獲授權(quán)專利3項并已全部轉(zhuǎn)讓【證明材料：、、】1) 發(fā)明專利：一種氮化鈦金屬基陶瓷涂層的反應(yīng)電火花沉積制備方法，2) 實用新型：電火花沉積充氣密閉式氣體保護(hù)及供給裝置，3) 實用新型：參數(shù)可調(diào)式隨焊錘擊裝置，第三方評價及應(yīng)用情況（1）“反應(yīng)電火花沉積合成TiN金屬基陶瓷涂層方法及機(jī)理（河北省自然科學(xué)基金項目）”立項及成果鑒定查新結(jié)果表明：本課題擬研究的反應(yīng)電火花沉積TiN金屬基陶瓷復(fù)合涂層，提出的反應(yīng)電火花沉積制備TiN金屬基陶瓷復(fù)合涂層的方法、反應(yīng)電火花充氣密閉式保護(hù)裝置，在國內(nèi)外文獻(xiàn)中，未見相同報道?！咀C明材料：、】（2）“隨焊錘擊在電火花沉積TiN/Fe復(fù)合涂層制備中的應(yīng)用研究”成果鑒定查新結(jié)果表明：本課題設(shè)計了雙電磁錘的參數(shù)可調(diào)隨焊錘擊系統(tǒng)，并將其用于消除TiN/Fe復(fù)合涂層制備過程中的應(yīng)力，在國內(nèi)外文獻(xiàn)中未見相同報道?！咀C明材料：】（3）2014年3月，“反應(yīng)電火花沉積金屬陶瓷復(fù)合涂層制備技術(shù)”報獎查新結(jié)果表明，本課題研究的以下內(nèi)容：①將電火花沉積與反應(yīng)合成相結(jié)合，開發(fā)了反應(yīng)電火花沉積技術(shù)，利用該技術(shù)制備了大厚度TiN、TiCN金屬陶瓷復(fù)合涂層，并將其成功應(yīng)用于零件修復(fù)與再制造領(lǐng)域；②采用自行設(shè)計的“電火花沉積充氣密閉式氣體保護(hù)和供給裝置”和“參數(shù)可調(diào)式隨焊錘擊裝置”，開發(fā)了反應(yīng)電火花沉積的“二步法”沉積工藝；③系統(tǒng)分析了反應(yīng)電火花沉積工藝參數(shù)對涂層組織結(jié)構(gòu)、物相、化學(xué)組分及性能的影響規(guī)律和機(jī)制，研究了工藝參數(shù)、涂層質(zhì)量和涂層形成三者之間的內(nèi)在關(guān)系，揭示了涂層的形成機(jī)理及耐磨機(jī)制。以上內(nèi)容，除本課題組申請的專利及發(fā)表的論文外，在國內(nèi)外文獻(xiàn)中未見相同報道?！咀C明材料：】（4）“反應(yīng)電火花沉積合成TiN金屬基陶瓷涂層方法及機(jī)理（河北省自然科學(xué)基金項目）”經(jīng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)國家杰出青年科學(xué)基金獲得者馮吉才教授和西北工業(yè)大學(xué)楊合教授等材料專家鑒定組鑒定，鑒定結(jié)論為：“①首次將電火花沉積技術(shù)和反應(yīng)合成技術(shù)相結(jié)合，制備了厚度大、結(jié)合強(qiáng)度高、性能優(yōu)異的金屬/陶瓷復(fù)合涂層，克服了傳統(tǒng)制備工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴、成本高等缺點，具有節(jié)約貴金屬，節(jié)省能源、無公害、成本低，設(shè)備簡單、操作簡便等特點，屬于綠色環(huán)保技術(shù)；②研究成果在國內(nèi)外尚未見詳細(xì)報道，研究成果具有普遍的學(xué)術(shù)意義；③創(chuàng)新性明顯，對于反應(yīng)電火花沉積技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義，達(dá)到了國際先進(jìn)水平?！薄咀C明材料：】（5）“隨焊錘擊控制參數(shù)及應(yīng)力消除機(jī)理（河北省自然科學(xué)基金項目）”由天津大學(xué)李午申教授、河北工業(yè)大學(xué)李養(yǎng)賢教授、河北科技大學(xué)毛磊教授等專家鑒定，鑒定結(jié)論為：項目研究成果在國內(nèi)外文獻(xiàn)檢索中未見報道，項目創(chuàng)新性明顯，具有廣泛的學(xué)術(shù)影響，研究成果對隨焊錘擊堆焊應(yīng)力工藝方法的推廣應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，達(dá)到國際先進(jìn)水平?！咀C明材料：】（