【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)聚強度，而且對增加涂層厚度、提高涂層致密性、減小涂層內(nèi)應力等具有積極有效的作用，為反應電火花沉積大厚度、高性能金屬陶瓷復合涂層提供了技術保證。1氣源 2導氣管 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)螺旋機構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)螺旋機構 15沉積層16沉積槍高度調(diào)節(jié)螺旋機構 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)螺旋機構 23閥門圖15電火花沉積充氣密閉式保護裝置結構示意圖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，利用步進電機86BYG450A作為驅動裝置。通過改變單片機定時器產(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)式隨焊錘擊裝置結構示意圖（3）創(chuàng)新成果【證明材料：~、~、~】目前常采用的TiN、TiCN金屬陶瓷復合涂層制備工藝多存在制備效率低、涂層厚度小、設備工藝復雜、工作環(huán)境要求特殊以及設備成本和工藝成本高等不足。如：氣相沉積制備的膜層?。?~5μm），且化學氣相沉積法的鹵化物氣體對設備、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費用較高。堆焊層熱應力大、易開裂。熱噴涂涂層與基體結合強度低、涂層孔隙率較高。本項目開發(fā)的反應電火花沉積技術在有效克服上述TiN、TiCN金屬陶瓷復合涂層制備工藝中存在的諸多不足的同時，解決了傳統(tǒng)電火花沉積技術中涂層厚度小、沉積效率低、涂層內(nèi)應力大等問題，實現(xiàn)了“高效率、低成本”制備“大厚度、高性能”TiN、TiCN金屬陶瓷復合涂層。取得的創(chuàng)新成果如下：①將電火花沉積與反應合成相結合，提出并研究開發(fā)了一種新的反應涂層制備技術——反應電火花沉積技術，從根本上解決了傳統(tǒng)TiN、TiCN金屬陶瓷復合涂層制備中普遍存在的工藝復雜、成本高、厚度小等問題，提高了金屬陶瓷復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的應用領域。②電火花沉積充氣密閉式保護及供給裝置的設計，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)聚強度等具有積極有效的作用，該裝置新穎的設計思路可為其它使用氣體保護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用，解決了大厚度金屬陶瓷復合涂層制備過程中涂層應力大、易開裂、易剝落等瓶頸問題。④研究了反應電火花沉積工藝參數(shù)對涂層質(zhì)量、涂層顯微結構、涂層性能等的影響機制和規(guī)律，揭示了涂層的形成機理及耐磨機制，研究成果為反應電火花沉積技術制備其它高性能金屬陶瓷復合涂層奠定了一定的理論基礎和技術基礎。⑤項目開發(fā)的TiN、TiCN金屬陶瓷涂層反應電火花沉積制備技術，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化及失效零件的修復與再制造。項目研究成果對電火花沉積技術在零件表面強化或修復與再制造工程中的有效應用具有重要推動作用。（4）實施效果【證明材料：、】項目所及的3項專利技術已分別成功轉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。項目成果濰坊豪強焊接技術有限公司、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化及修復再制造，近3年為項目應用企業(yè)新增利潤2051萬元，經(jīng)濟效益顯著。與當前國內(nèi)外同類技術主要參數(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合涂層制備技術——反應電火花沉積技術，開辟了電火花沉積大厚度金屬陶瓷復合涂層制備新途徑，豐富了表面工程和再制造工程的研究內(nèi)容。（2）與當前國內(nèi)外制備TiN、TiCN金屬陶瓷復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。涂層形成機理及耐磨機制的系統(tǒng)分析與研究，為大厚度金屬陶瓷復合涂層的制備及其在再制造工程領域中的成功應用奠定了理論和技術基礎。（3）與傳統(tǒng)電火花沉積技術相比，利用反應電火花沉積技術制備TiN、TiCN金屬陶瓷復合涂層，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合成，硬質(zhì)相顆粒細?。{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組元（電極鈦和保護氣體氮）自身的反應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，有利于進一步提高涂層耐磨性。（4）首次將隨焊錘擊工藝應用于反應電火花沉積制備金屬陶瓷復合涂層中，可有效解決電火花沉積層厚度小、應力大、易開裂、易剝落等問題。已發(fā)表論文及知識產(chǎn)權授權情況（1）已在《稀有金屬材料與工程》、《焊接學報》、《材料熱處理學報》、《China welding》、《Key Engineering Materials》、《Applied Mechanics and Materials》、《 Advanced Materials Research》等期刊上發(fā)表相關研究論文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合成Ti(CN),2009,17(3):40640912) 馬躍進等. ,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. 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Design and Implementation of Welding with Electromagnetic Trailing Peening Control International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation:361364（2）已獲授權專利3項并已全部轉讓【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，第三方評價及應用情況（1）“反應電火花沉積合成TiN金屬基陶瓷涂層方法及機理（河北省自然科學基金項目）”立項及成果鑒定查新結果表明：本課題擬研究的反應電火花沉積TiN金屬基陶瓷復合涂層，提出的反應電火花沉積制備TiN金屬基陶瓷復合涂層的方法、反應電火花充氣密閉式保護裝置，在國內(nèi)外文獻中，未見相同報道。【證明材料：、】（2）“隨焊錘擊在電火花沉積TiN/Fe復合涂層制備中的應用研究”成果鑒定查新結果表明：本課題設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復合涂層制備過程中的應力，在國內(nèi)外文獻中未見相同報道。【證明材料：】（3）2014年3月，“反應電火花沉積金屬陶瓷復合涂層制備技術”報獎查新結果表明，本課題研究的以下內(nèi)容：①將電火花沉積與反應合成相結合，開發(fā)了反應電火花沉積技術，利用該技術制備了大厚度TiN、TiCN金屬陶瓷復合涂層，并將其成功應用于零件修復與再制造領域；②采用自行設計的“電火花沉積充氣密閉式氣體保護和供給裝置”和“參數(shù)可調(diào)式隨焊錘擊裝置”，開發(fā)了反應電火花沉積的“二步法”沉積工藝；③系統(tǒng)分析了反應電火花沉積工藝參數(shù)對涂層組織結構、物相、化學組分及性能的影響規(guī)律和機制，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)在關系，揭示了涂層的形成機理及耐磨機制。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)外文獻中未見相同報道?！咀C明材料：】（4）“反應電火花沉積合成TiN金屬基陶瓷涂層方法及機理（河北省自然科學基金項目）”經(jīng)哈爾濱工業(yè)大學國家杰出青年科學基金獲得者馮吉才教授和西北工業(yè)大學楊合教授等材料專家鑒定組鑒定，鑒定結論為：“①首次將電火花沉積技術和反應合成技術相結合，制備了厚度大、結合強度高、性能優(yōu)異的金屬/陶瓷復合涂層，克服了傳統(tǒng)制備工藝復雜、設備昂貴、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，設備簡單、操作簡便等特點，屬于綠色環(huán)保技術；②研究成果在國內(nèi)外尚未見詳細報道，研究成果具有普遍的學術意義；③創(chuàng)新性明顯，對于反應電火花沉積技術的推廣應用具有重要指導意義，達到了國際先進水平?！薄咀C明材料：】（5）“隨焊錘擊控制參數(shù)及應力消除機理（河北省自然科學基金項目）”由天津大學李午申教授、河北工業(yè)大學李養(yǎng)賢教授、河北科技大學毛磊教授等專家鑒定，鑒定結論為：項目研究成果在國內(nèi)外文獻檢索中未見報道，項目創(chuàng)新性明顯，具有廣泛的學術影響，研究成果對隨焊錘擊堆焊應力工藝方法的推廣應用具有重要的指導意義，達到國際先進水平?！咀C明材料：】（