【正文】 點及常見問題 .....................................10 優(yōu)點 ......................................................10 常見問題及解決 ............................................11 等離子噴焊工業(yè)應(yīng)用 ...........................................12 本文研究的內(nèi)容及意義 .........................................12第二章 實驗方法及實驗設(shè)備 .........................................13 實驗材料 .....................................................13 基體材料 ..................................................13 噴焊材料 ..................................................13 實驗設(shè)備 .....................................................13 噴焊設(shè)備 ..................................................13 金相試樣拋光機 ............................................15 金相顯微鏡 ................................................15 洛氏硬度計 ................................................15 顯微硬度計 ................................................15 Xray 衍射儀（XRD） .......................................16 快速磨損試驗機 ............................................16 實驗方法 .....................................................17 噴焊試驗方法 ..............................................17 噴焊工藝參數(shù) ..............................................17 噴焊層試樣的制備及組織觀察 ................................17 噴焊層組織分析及性能測定 .....................................17 宏觀硬度測試 ..............................................17 顯微硬度測試 ..............................................18 噴焊層物相分析 ............................................18 耐磨性試驗 ...............................................18第三章 噴焊層的微觀組織與性能分析 .................................19 噴焊層硬度分析 ...............................................19 噴焊層的宏觀硬度 .........................................19 噴焊層顯微硬度 ...........................................20 噴焊層的快速磨損性能 .........................................22 噴焊層顯微組織分析 ...........................................23 噴焊層的微觀組織特點 ......................................23 熔合區(qū)，熱影響區(qū)及母材區(qū)的微觀組織特點 ....................26 焊接缺陷 .....................................................27第四章 結(jié)論 ........................................................29致 謝 .............................................................30參考文獻(xiàn) ...........................................................31第一章 緒 論 選題背景及意義機械構(gòu)件往往處于復(fù)雜和苛刻的條件下工作，大量設(shè)備常常因磨損、腐蝕等原因而失效、報廢。摘 要本論文研究了等離子噴焊 Ni60A 合金粉末試樣的組織與性能。據(jù)資料介紹，美國由于磨損每年所造成的損失是：飛機產(chǎn)品 134億美元，船舶產(chǎn)品 64 億美元，汽車產(chǎn)品 400 億美元。從此，其致力于噴涂裝置的改進(jìn)，于 1912 年制成了線材火焰噴槍。此后，熱噴涂技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于工業(yè)部門的大批量生產(chǎn)，其發(fā)展速度有了大幅度提高，“熱噴涂工業(yè)”真正成長起來。60 年代末期開始研究等離子弧熱噴焊技術(shù)，同時開發(fā)粉末火焰噴焊技術(shù)。蘭州理工大學(xué)研制了以單片機 80C196KC 為核心的自動等離子弧熱噴焊的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了等離子弧熱噴焊設(shè)備的小型化、控制微機化和操作自動化。等離子弧熱噴焊技術(shù)始終受到國家的重視，一直是“六五”、“七五”規(guī)劃的重點推廣項目，也獲得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，隨著對新材料的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用，等離子弧熱噴焊技術(shù)也將不斷的完善和發(fā)展。等離子弧熱噴焊的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動化，尤其是修補噴嘴環(huán)、轉(zhuǎn)子等一些昂貴的零部件時，顯著的經(jīng)濟(jì)性和可靠性就顯現(xiàn)出來了。隨著噴槍和工件的相對移動，液態(tài)合金逐漸凝固，便形成了合金噴焊層 。 2．焊接電源 下降或垂直下降特性的整流電源或弧焊發(fā)電機均可作為等離子弧焊接電源。自動化等離子弧焊機控制系統(tǒng)通常由高頻發(fā)生器，小車行走。 （2）熱壓縮效應(yīng)——當(dāng)通入一定壓力和流量的氬氣或氮氣時，冷氣流均勻地包圍著電弧，使電弧外圍受到強烈冷卻，迫使帶電粒子流（離子和電子）往弧柱中心集中，弧柱被進(jìn)一步壓縮。而等離子弧則為緩降或平的，易與電源外特性相交建立穩(wěn)定工作。 （3）聯(lián)合型等離子?。汗ぷ鲿r非轉(zhuǎn)移弧和轉(zhuǎn)移弧同時并存，故稱為聯(lián)合型等離子弧。施焊時，壓縮的等離子焰流速度較快，電弧細(xì)長而有力，為熔池前端穿透焊件而形成一個小孔，焰流穿過母材而噴出，稱為 “小孔效應(yīng) ”。由于工藝上可調(diào)節(jié)的參數(shù)很多，熱輸入可控，合金粉末在弧柱中預(yù)熱，噴射過渡到熔池，有緩沖電弧吹力的作用，熔池受熱均勻，故可控制母材熔深，降低母材對合金的沖淡率，沖淡率一般是可以控制在 5%～ 15%以內(nèi)。 等離子弧焊的工藝參數(shù)1．焊接電流根據(jù)板厚或熔透要求來選定焊接電流。噴嘴距離變化對焊接質(zhì)量的影響沒有鎢極氬弧焊敏感。利用熔入法焊接時，為了減小等離子流力，應(yīng)適當(dāng)降低等離子氣流量。 等離子噴焊合金粉末及應(yīng)用使用合適的合金粉末，調(diào)整噴焊的工藝參數(shù)，就能用于多種構(gòu)件的噴焊修復(fù)及表面處理 [20,22]。 鎳基合金粉末鎳基合金粉末以鎳為基體，含有鉛和硼硅元素的 NiCrBSi 系自熔性合金，是最早的噴焊材料。宜用于要求高溫、耐磨并兼有耐蝕(或耐氣蝕)的工況條件。其技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，也可用于復(fù)合材料、軸瓦 配油盤以及需要鑲銅合金的工件。 （2）焊縫質(zhì)量對弧長的變化不敏感。配用新型的電子電源，焊接電流可以小到 ，這樣小的電流也能達(dá)到電弧穩(wěn)定燃燒，因此特別適合焊接微型緊密零件。此時送粉電動機啟動，帶動送粉盤轉(zhuǎn)動，此時在氣體壓力和自重的作用下，儲粉室中的焊粉由儲粉室底部調(diào)節(jié)螺母上的小孔流人送粉室中的送粉盤上，送粉盤又將焊粉轉(zhuǎn)送到擋粉板處。負(fù)壓隨送粉氣流量加大而增高。從圖 11 可以看出，儲粉室下端的調(diào)節(jié)螺母是可上、下調(diào)動的。 本文研究的內(nèi)容及意義電站高溫安全閥工作溫度設(shè)在 400～600℃，同時要承受開啟和關(guān)閉時的磨損，目前廠家多采用手工電弧堆焊，然后采用復(fù)雜的制造工序來生產(chǎn)安全閥密封面，生產(chǎn)工序多，成本高并且受堆焊材料限制，安全閥的質(zhì)量還存在不足?；诒敬螌嶒灥哪康?，要測試出鎳基自熔性合金粉末自身的焊接性，選擇的基材是低成本，浸潤性良好的低碳鋼 A3；選擇的噴焊材料是熱穩(wěn)定性和流動性良好，粒子尺寸和粘度都適合的 Ni60A 合金粉末。照明裝置：明暗視場搖桿切換。洛氏硬度試驗機采用洛氏（ROCKWELL）測量原理，用于碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及工程塑料等材料的硬度檢測，具有測試精度高，測量范圍寬，主試驗力自動加卸載，測量結(jié)果數(shù)字顯示并自動打印或與外部計算機通訊等特點。維氏硬度值計算公式如下：?θ式中 Hv—維氏顯微硬度(kg/mm 2)；P—所加載荷 (kg)；θ—壓頭相對面夾角，136176。對基體進(jìn)行除油、除銹、粗化處理，以提高基體表面的結(jié)合強度，然后在試樣表面進(jìn)行等離子噴焊。以噴焊層試樣的橫斷面作為觀察面。 噴焊層物相分析X 射線衍射分析的目的在于確定噴焊層中生成的相。噴焊技術(shù)是使噴焊材料在基體表面重新熔化或部分熔化，實現(xiàn)焊層與基體之間，焊層內(nèi)顆粒之間的冶金結(jié)合，消除孔隙。送粉速度一定，改變焊接電流，材料力學(xué)性能受到的影響。采用的實驗參數(shù)為：載荷為 100g,加載時間為 15s,測得的顯微硬度值用繪制的曲線圖表示出來。黑色曲線和藍(lán)色曲線較為平緩，主要原因是這兩個試樣的噴焊層厚度略薄一點，稀釋率較大些，所以呈現(xiàn)緩降。 噴焊層顯微組織分析 噴焊層的微觀組織特點此等離子弧噴焊鎳基自溶性合金粉末實驗，主要研究 Ni60A 的噴焊層的組織性能和力學(xué)性能，選用了良好的浸潤性能的低碳鋼，但是鎳基自溶合金粉末在成分上與低碳鋼的成分存在一定的差異，在低碳鋼基材上噴焊鎳基自熔性合金粉末后，靠近基體一側(cè)的噴焊層組織和性能必然會發(fā)生一些變化。此外合金粉末中還含有較多的 C, B 和大量的 Cr 元素 , Cr 是中強碳化物形成元素, 所以生成 Cr2B, M7C3, 而 M7C3 屬于亞穩(wěn)相, 在冷卻過程中部分 M7C3 轉(zhuǎn)化為 M23C。 熔合區(qū)，熱影響區(qū)及母材區(qū)的微觀組織特點在合金噴焊層和基材之間存在著明顯灰白層就是熔合區(qū)（如圖 33b）。采取措施：焊前清潔好焊件表面及鄰近表面；改變焊接條件和工藝；確保保護(hù)氣的保護(hù)效果。采取措施：可以通過細(xì)化晶粒的調(diào)質(zhì)，正火，退火，等溫淬火等工藝來防止或消除魏氏組織。其中鉻化物和硼化物使得噴焊層具有較高的硬度和耐磨性。參考文獻(xiàn)[1] 張少勇. 等離子噴焊設(shè)備幾個特殊問題的處理[J].金屬加工：熱加工 2022年，16 期：7677[2] J J Lowke, Physical basis for the transition from globular to spray modes in gas metal arc welding. CSIRO Materials Science and Engineering. 17 June 2022[3] 許雪，趙程. 等離子弧熱噴焊技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].甘肅冶金，第 28 卷第2 期：6364[4] Valenti, coatings spread their wings. Mechanical Engineering, Sep93, Vol. 115 Issue 9, p60, 4p, 2 Color Photographs[5]高榮發(fā)主編. 等離子弧噴焊[J].武漢材料保護(hù)研究所，1965,1：9[6] Destefani, Jim. New Takes on Thermal Spray. Products Finishing, Aug2022, Vol. 72 Issue 11, p3033, 2p [7]汪瑞軍，徐林，黃小鷴． 等離子粉末堆焊技術(shù)在石化工業(yè)的應(yīng)用[J] 焊接，2022，l：2426． [8] .2022，05[9]周國清. 等離子噴焊的應(yīng)用[J].船舶修造 1997 年第 1 期：43[10]顧德驥． 自熔合金表面噴焊技術(shù)[M]．上海：上?？萍汲霭嫔?，1979。 Jordan, Eric H.。從論文的選題到具體方案的擬定以及論文撰寫的每個細(xì)節(jié)都浸透著導(dǎo)師的心血和汗水。研究了噴焊層的組織與性能，主要結(jié)論如下：，焊層組織致密、稀釋率低、無裂紋、夾雜等缺陷。產(chǎn)生原因：母材表面存在鐵銹等雜質(zhì)；焊接電流過小，不能使粉末溶化充分；送粉速度太大；采取措施：焊前清潔好焊件表面的鐵銹等雜質(zhì)；優(yōu)化焊接工藝參數(shù)；要切記先停止送粉，再?；?，保證所送的粉末都能熔敷到焊縫中。熔合區(qū)主要受溫度和保溫時間以及焊層厚度影響，在實現(xiàn)冶金結(jié)合的前提下，熔合區(qū)窄一點較好。噴焊后鎳基合金采用非均勻形核方式在冷卻時先析出初生的樹枝晶,再繼續(xù)冷卻到共晶轉(zhuǎn)變后，在初生枝晶間形成細(xì)小的共晶體,共晶體也是由更細(xì)小枝晶及各種化合物相所組成。圖 33a 噴焊層顯微組織（50X） 圖 33b 熔合區(qū)顯微組織（50X）序號 焊接工藝 磨損體積（mm 3/1