【正文】 Ma, Xinqing. Dense TiOsub2/sub Coating Using the Solution Precursor plamsa spray Process Journal of the American Ceramic Society, Mar2022, Vol. 91 Issue 3, p865872, 8p, 6 Diagrams, 1 Chart, 9 Graphs。 Jordan, Eric H.。參考文獻[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].武漢材料保護研究所，1965,1：9[6] Destefani, Jim. New Takes on Thermal Spray. 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33c），由于靠近熔池底部的基體溫度較高，依靠基材傳熱將發(fā)生過熱現(xiàn)象，使基體組織發(fā)生一定程度的改變，隨著與結(jié)合界面距離的增加，加熱溫度不斷的降低，將由相變區(qū)、部分相變區(qū)最后過渡到基體原始組織。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。 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）。圖 39 30A12% 熔合區(qū)(20X) 圖 310 35A12% 熔合區(qū)(20X)圖 311 40A12% 熔合區(qū)(20X) 圖 312 45A12% 熔合區(qū)(20X)由于鎳基合金粉末中含有 Cr 元素具有良好的耐蝕性，而低碳鋼耐蝕性很差，所以當采用同樣的腐蝕方法時，鎳基合金粉末腐蝕較淺，顏色較亮，低碳鋼腐蝕較深，顏色較暗。對比圖 36 與圖 35 ，其主要參數(shù)變化表現(xiàn)在焊接電流的變化，在同樣的500 倍顯微鏡照射下，圖 36 采用的是 45A 焊接電流，因此由于電流過大導致等離子弧溫度過高形成較為粗大的樹枝晶；相反，圖 35 采用的是 30A 焊接電流，等離子弧溫度相對較低所產(chǎn)生的樹枝晶較為細小，卻容易產(chǎn)生夾雜和氣孔。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小的共晶體,共晶體也是由更細小枝晶及各種化合物相所組成。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。通過分析試驗結(jié)果進行試樣標定表明,噴焊層的組成相有 γ Ni 固溶體, Cr 2B 型化合物以及碳化物M7C3 和 M23C6。噴焊層組織屬液態(tài)結(jié)晶組織， 對鎳基合金噴焊層和基體進行 X 射線衍射分析，結(jié)果如圖 34 所示。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 3/1000） 平均值1 45A15% 2 40A12% 3 基體 圖 33c 熱影響區(qū)顯微組織（50X） 圖 33d 母材區(qū)顯微組織（50X）根據(jù)結(jié)合部位的組織結(jié)構(gòu)特點，可將鎳基粉末噴焊結(jié)合部位分成四個區(qū)域：即噴焊層、熔合區(qū)、熱影響區(qū)以及母材區(qū)，如圖 33 所示參數(shù)是焊接電流 45A,送粉速度 15%，顯微倍數(shù)（50X）的四個區(qū)域。 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。表 33 噴焊層和基體磨損體積從表 33 中的數(shù)據(jù)可以看出，噴焊層的耐磨性遠優(yōu)于母材基體的耐磨性，這是由于噴焊層中鉻化物和硼化物硬質(zhì)相對提高材料的耐磨性起到了至關(guān)重要的作用。試驗加載載荷為 5Kg，轉(zhuǎn)速為 675 轉(zhuǎn)/min，轉(zhuǎn)數(shù)為 3000 轉(zhuǎn)。由此曲線圖可以看出，改變焊接電流測得的顯微硬度變化趨勢與改變送粉速度的變化趨勢基本一致，在噴焊層近表面時的硬度變化相對平緩，當接近焊縫熔合處時硬度開始下降，并急劇下降，最終在母材區(qū)達到穩(wěn)定，即:緩陡緩。黑色曲線和藍色曲線較為平緩，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。在拋出個別誤差點和缺陷的前提下，由這四條曲線圖可以看出，不同焊接工藝參數(shù)的噴焊材料焊后顯微硬度變化趨勢基本一致，在噴焊層近表面的硬度的變化相對平緩，當接近焊縫溶合處時硬度開始下降，并急劇下降，最終在母材區(qū)達到穩(wěn)定，即:緩 陡緩。黑色曲線是送粉速度為 10%的顯微硬度曲線，黑色曲線下降速度相對較緩慢，是由于在此送粉速度情況下，焊接電流調(diào)配相對較大，合金粉末與基體熔合較好，且熔合比較大，噴焊層中合金含量降低，被稀釋到母材中，導致噴焊層表明硬度就比較低，表面硬度的最大值與母材的硬度值（基本為定值）跨距小，所以呈現(xiàn)出平緩下降。圖 31 改變焊接送粉速度顯微硬度對比曲線圖圖中顯微硬度曲線中有四條曲線，焊接電流都是 45A，其中紅色曲線是送粉速度為 15%的顯微硬度曲線，紅色曲線在焊縫溶合處呈現(xiàn)陡降趨勢，可以推測在此工藝參數(shù)下，在保證合金粉末與基體之間良好的熔合時，稀釋率較小，且近表面的硬度值很高，與母材的硬度值差距大，則會在焊縫溶合處陡降。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。硬度是噴焊層力學性能的一個表征。 噴焊層顯微硬度噴焊層的顯微硬度的梯度值是更能反映出從噴焊層表面到母材的原始組織處之間的力學性能的變化，特別是本實驗主要為了工藝參數(shù)的變化，觀察合金粉末與母材之間的冶金結(jié)合性，測得噴焊層的硬度和其耐磨性。由表中數(shù)據(jù)可以得出，當送粉速度為 12%不變時，隨著焊接電流的增加洛氏硬度值呈現(xiàn)先上升趨勢，然后當焊接電流達到一定數(shù)值時洛氏硬度值又呈現(xiàn)下降趨勢。送粉速度一定，改變焊接電流，材料力學性能受到的影響。初步推斷：由于焊接電流不改變，隨著前期送粉速度的增加，使得噴焊層變厚而增加了熔合比，降低了材料的稀釋度，噴焊層合金含量逐漸增高，形成的硬質(zhì)相的量也同時增加，導致硬度值增高，直到最大值出現(xiàn)。表 31 焊接電流為 45A 時，改變送粉速度得到的平均洛氏硬度值試樣序號送粉速度測得洛氏硬度值 平均硬度值1 10% 2 12% 3 15% 4 18% 送粉速度為送粉器中轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)一周的百分數(shù)，送粉速度的改變直接影響材料的力學性能。等離子噴焊的噴焊層的結(jié)合強度及冶金組織的性能與噴焊工藝參數(shù)的選擇息息相關(guān)，如：焊接電流，送粉速度，等離子氣體流量，保護氣體流量，送粉氣體流量，噴嘴與工件的距離等等，都會影響噴焊層的冶金結(jié)合及組織性能，特別是對于鎳基自熔性合金粉末 Ni60A 噴在低碳鋼 A3 上的耐磨性能的影響，本實驗選擇兩個變量：焊接電流，送絲速度，來試驗這兩個變量對噴焊層性能的影響，以下表格為單一變量時得到的噴焊層宏觀洛氏硬度值，以表征材料的力學性能。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。第三章 噴焊層的微觀組織與性能分析 噴焊層硬度分析 噴焊層的宏觀硬度等離子噴焊從結(jié)合力的角度上看，結(jié)合形式為冶金結(jié)合。下面試樣在夾具中固定不動，上面由硬質(zhì)合金制成的小輪旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)相對滑動。 耐磨性試驗本次滑動磨損試驗是在快速磨損試驗機上進行的，采用相對滑動對磨方式。 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。由于焊層具有多相結(jié)構(gòu)的非均一性，宏觀硬度難以全面反映焊層的性能。測量時在噴焊層表面上均勻的測五個點硬度然后取平均值，用平均值來衡量噴焊層表面的宏觀硬度。金剛石壓頭，加載載荷為 150kg，加載時間為 10s。以噴焊層試樣的橫斷面作為觀察面。在 XJP3C 光學顯微鏡下進行觀察，達到要求后分別用臥室光學顯微鏡和 JSM5600LV 型掃描電子顯微鏡（SEM）對微觀組織進行觀察及照相。注意試樣在打磨時應(yīng)保證磨面的光潔。由于焊層較硬，采取線切割的方法來切割試樣。對基體進行除油、除銹、粗化處理，以提高基體表面的結(jié)合強度，然后在試樣表面進行等離子噴焊。 噴焊工藝參數(shù)本實驗選取對噴焊層影響較大的焊接電流、送粉速度等焊接參數(shù)作為變量來分析焊接參數(shù)對噴焊層質(zhì)量以及性能的影響。 快速磨損試驗機本論文所選用的名為 SKODA 的快速磨損實驗機，主要用途：該機主要用于中高檔汽車齒輪油，如 GL—GL—GL—5 等抗擦傷行性能的模擬評定，也可用于各種金屬、非金屬材料及涂層等的性能研究 [23]。 Xray 衍射儀（XRD）X 射線衍射方法是最常用的結(jié)構(gòu)分析方法之一，廣泛地應(yīng)用于研究材料的晶體結(jié)構(gòu)和進行物相分析。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。把顯微鏡十字絲對準凹坑，用目鏡測微器測量凹坑對角線長度。負荷的大小可根據(jù)待測材料的硬度不同而增減。實際上是一臺設(shè)有加負荷裝置帶有目鏡測微器的顯微鏡。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。卸除主試驗力后，在初試驗力下測量壓痕殘余深度 h。重量:28kg.本實驗中，根據(jù)具體情況，只選用了 20X，50X。 UIS 物鏡 5X,10X,20X,50X,100X。照明裝置：明暗視場搖桿切換。光學系統(tǒng)為 UIS2。技術(shù)參數(shù)：維弧電流： 焊接電流： 直流開路電壓：100V 暫載率： 160A 100% 主要輸入電壓：3380V/415V/50Hz 最大輸出功率：12KVA/100% 熔斷器：32AT/400V防護等級：IP23電源尺寸：60