【正文】 定的孔隙，孔隙形狀不規(guī)則，分布也不規(guī)則。涂層的孔隙率受多種因素的影響，粉末的形狀、大小、物理特性以及噴涂工藝參數(shù)等都會影響涂層的孔隙率?？紫兜男纬蓹C制主要有變形粒子間的不完全重疊、氣孔的形成和凝固收縮三種。涂層是由粉末粒子在等離子焰流中加熱加速后撞擊基體或已沉積涂層變形而相互堆疊形成的，在堆疊過程中，粒子往往難以完全重疊，特別是溫度和速度較低的粒子，變形不充分，更易產生不完全重疊，從而形成孔隙；熔化的粒子內溶解了一定的氣體，在涂層的形成過程中，噴涂粒子從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)是一個極快的凝固過程，當部分氣體來不及從粒子內逸出，便留在變形粒子內形成氣孔；噴涂材料的液態(tài)密度與固態(tài)密度不同，當兩者相差較大時，變形粒子凝固時會發(fā)生收縮，在收縮過程中，就會形成孔洞，這種收縮孔洞一般都比較小。此外，高溫高速的熔滴撞擊基體時產生濺射形成孔隙，熔滴蒸汽冷凝時也會形成孔隙 [22]。圖 44 中，A 處的孔洞是由于氣孔而形成的孔隙。由于氣孔形成的孔隙都在扁平噴涂粒子的內部，一般比較小，且形狀比較圓潤，往往沒有比較分明的棱角，具有金屬收縮的特點。B 處孔隙呈扁條狀，跨在兩相鄰粒子上，是由于噴涂粒子的不完全重疊造成的孔隙。圖中 C 處，可看出一個比較圓整基本無變形的粒子周圍存在較大范圍的疏松。根據(jù)其形狀、尺寸等特點并比對原始粉末顆粒，可判斷該孔隙為夾生粉末顆粒夾雜在涂層中造成的疏松孔隙。B→←A←C基體涂層 圖 45NiCrCr3C2 涂層組織形貌（2 ） Microstructure of NiCrCr3C2 coating（2 ）圖 45 中 2涂層采用的噴涂功率最低，涂層粉末熔合不好，有生粉夾雜，涂層間存在許多孔隙，但涂層涂層與基體結合較好。 圖 46 NiCrCr3C2 涂層組織形貌（3 ） of NiCrCr3C2 coating（3 ）圖 46 中 3涂層采用的噴涂功率最高，涂層粉末熔化較好，孔隙少。但是大功率容易使粉末過燒，涂層與基體間產生明會顯界線，從而導致涂層與基體的結合強度低。 圖 47 NiCrCr3C2 r 涂層組織形貌（ 6） of NiCrCr3C2 coating（6 ）基體涂層 涂層涂層 基體 涂層涂層 基體 涂層圖 47 中 6涂層采用的噴涂功率介于 2試樣和 3試樣之間，此涂層孔隙涂層較 3試樣多，涂層與基體的結合強度介于試樣 2試樣和試樣 3試樣之間。圖 48NiCrCr3C2 涂層線掃描分析 Line scan analysis of NiCrCr3C2 coating by plasma spraying圖 48 為 NiCrCr3C2 涂層與基體兩側 EDS 線掃描結果，從中可以看出，在 NiCrCr3C2 噴涂層與基體的界面處 Ni 和 Cr 元素含量出現(xiàn)突變，涂層與基體之間沒有元素的相互擴散現(xiàn)象。這說明：等離子噴涂時，盡管焰流溫度很高，粒子受熱熔化狀態(tài)較好，速度也較快，具有較高的能量，但熔融粒子撞擊到基體表面時，急速冷卻、凝固，噴涂粒子所具有的熱量大部分被快速散失，不能使基體表面熔化，高溫停留時間極短，因而，幾乎沒有元素之間的相互擴散現(xiàn)象 [23]。同時從涂層與基體的微觀形貌也可看出涂層與基體存在明顯界限。因此涂層與基體的結合基本沒有出現(xiàn)冶金結合，屬于機械結合。由圖 49 基體、粉末和涂層斷口的 XRD 可以看出原始 Cr3C2NiCr 粉末主要以Ni、Cr 3C2 及 NiCr 組成，在涂層斷口處，仍主要以 Ni、Cr 3C2 及 NiCr 組成，并未發(fā)現(xiàn)基體材料中的相，說明未發(fā)生涂層與基體的相互熔合滲透。說明在制備 Cr3C2NiCr涂層過程中并沒有發(fā)生明顯的相變，涂層中的硬質相仍為 Cr3C2 相，涂層的抗磨損能力不會降低。綜合可以看出：Cr 3C2NiCr 涂層與 GCr15 基體的結合主要為機械錨合。Chromium Ka1Nickel Ka1Iron Ka1 2030405060708010120340560780910 intesity 2therat A FeB CrAABB3040506070800501015020250 CCBB B intesity2theratA NiBCr32iAA AB20304050607080024068012022601820 C CBBBBB AAA intesity 2therat A NiBCr32i圖 49 Cr3C2NiCr 原始粉末及其涂層斷口的 XRD 圖 XRD images of original Cr3C2NiCr powder and coatings’fracture 力學性能分析硬度是反映涂層質量的重要指標之一，是指材料在表面局部區(qū)域內抵抗變形或者破裂的能力。噴涂層硬度的測定應考慮熱噴涂的工藝特性和涂層的結構特性，即噴涂高溫顆粒急冷變形所引起的硬化；涂層的硬度的高低對噴涂工藝參數(shù)有極強的依賴性；涂層含有氣孔、氧化物和組織結構非均質性，造成了宏觀硬度和顯微硬度的差別。因此，宏觀硬度僅能反映涂層某區(qū)域的平均硬度，而顯微硬度能更準確反映涂層微區(qū)的硬度值及其變化狀態(tài)。顯微硬度被廣泛用于表征熱噴涂涂層的質量且作為優(yōu)化涂層工藝參數(shù)的主要指標，所以本試驗采用靜態(tài)壓痕硬度試驗顯微維氏硬度法，對涂層的兩種不同區(qū)域測量了其顯微硬度。 (b)Cr3C2NiCr 粉末(a)GCr15(c)Cr3C2NiCr 涂層表 41 涂層的顯微硬度 microhardness of NiCrCr3C2 coating 由表 41 可以看出試樣表面硬度的大小順序為 2試樣6試樣3試樣。涂層硬度一定程度上反映了涂層質量，且涂層的硬度并不直接等于噴涂材料本身的硬度，一般低于噴涂粉末本身硬度 [24]。除受孔隙率的影響外，等離子噴涂工藝參數(shù)也顯著影響涂層的顯微硬度，即使同一涂層材料，由于組織的非均勻性、致密性和氧化物含量的不同，涂層硬度也是不同的 [24]。本實驗測量硬度時取涂層結合較致密處和涂層有細小孔隙的兩種位置。經測量基體材料 GCr15 的顯微硬度為 ，而涂層硬度達600HV~930HV。由此可見，噴涂后的試樣表面的硬度遠大于基體材料的表面硬度，從而對減少軋輥磨損，提高 軋輥使用壽命具有重要意義。涂層編號 涂層較致密處(HV) 平均值(HV) 涂層有小孔隙處(HV) 平均值(HV) 2 3 6結論本試驗通過研究利用等離子噴涂工藝，對基體表面噴涂 NiCrCr3C2 粉末，是其在基體表面形成 NiCrCr3C2 涂層得出以下結論：NiCrCr 3C2 涂層與基體結合較緊密，涂層存在一定的孔隙，與基體之間沒有出現(xiàn)明顯的元素擴散，未發(fā)生明顯的相變，與基體的結合方式為機械錨合。以涂層與基體的結合強度為指標，通過正交分析法，對各種噴涂參數(shù)的控制，通過極差和元素位極圖得出最優(yōu)組參數(shù)為功率 20kw、送粉速率 20gmin噴涂距離為105mm、主氣流量 60Lmin1，得到的涂層與基體最大結合強度為 ；各種參數(shù)對噴涂工藝影響大小依次為：功率送粉速率 噴涂距離 主氣流量。基體表面維氏硬度約為 ，噴涂后涂層的表面硬度約為600HV~930HV，遠大于的基體表面強度，從而對減少軋輥磨損，提高軋輥使用壽命具有重要意義。致謝本文是在指導老師郭宇航悉心指導下完成的。論文的全部工作都包含著導師的辛勞與汗水，值此論文完成之際，向郭師表示我最誠摯的謝意和衷心的感謝!本論文的完成也離不開材料教研室各位老師的熱心幫助，在此一并予以致謝。學長錢智慧、學姐岳佳锜、李凱悅在試驗上的細心指導和幫助。 本論文的完成承蒙以上老師和學長的全力教導和大力幫助，但由于本人能力有限，知識欠缺，不能全面掌握、深刻理解，難免有錯誤之處，敬請各位老師不吝賜教。本人深知論文的完成只是邁出的第一步，我將一如既往在今后的學習和工作中繼續(xù)完善和研究，并向各位老師學習請教。最后，我要感謝我的父母和家人，還有學校對我的教育，是他們給了我無私的支持和關懷，使我順利的完成學業(yè)。主要參考文獻[1]姚成武, 黃堅, 吳毅雄. 軋輥表面激光強化與修復技術的應用現(xiàn)狀 [J] . 熱加工工藝 , 2022 ,36(8) :6977..[2] 任喜來. 冷軋輥的失效分析及其修復[J]. 軋鋼, 2022, 19(3):4547.[3] —80 鍋爐全程給水控制系統(tǒng)工程 [M]. 北京 :冶金工業(yè)出版社,2022,1 7.[4] 楊海東. 熱軋工作輥失效原因分析[J]. 金屬成形工藝,1998, 16(3):1618.[5] 潘永明, 董祖玨, 孫正茂 ,等. 熱軋工作輥的堆焊[J]. 焊接,2022,(12):2325.[6] 熊運昌, 梁秀山, 楊凌平. 熱軋輥的選材及熱處理[J]. 機械研究與應用, 2022, 15(1):67.[7]紀凱. 軋輥修復技術探究 [J]. 機械管理開發(fā),2022:(2):1213. 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