等离子束熔覆结晶过程及热影响区的研究

等离子束作为三大高能束之一，用于金属熔覆的研究开展得很少，进行这方面的研究将具有一定的开创性。目前激光熔覆成为表面处理技术研究的热点之一，但对铁基合金研究甚少，因此研究等离子束熔覆铁基合金就具有前沿性。经过四个阶段的研究，终于获得了所需的组织和性能。 本文根据冶金学原理和金属学原理，从热力学、动力学、对流、偏析、成分过冷的角度，对等离子束熔覆结晶过程进行了理论上的探讨，总结了等离子束熔覆条件下结晶过程的一般规律。 依据等离子束结晶过程规律，系统地分析了等离子束熔覆第四阶段所设计合金粉末的结晶机制。熔覆层呈组织梯度分布，从底部到表层基本上是平面晶向胞状晶／枝晶／等轴晶的过渡转变区、交叉的树枝晶、等轴晶、细小的树枝晶和等轴晶的结构。对熔覆层的各个部分从结晶规律方面进行了分析，尤其是白亮带的形成。 对试样进行显微硬度测试发现：显微硬度呈阶梯状分布，即熔覆层显微硬度最高，热影响区次之，基体硬度最低。 等离子束熔覆第一阶段所设计合金粉末的主要结晶缺陷是气孔和裂纹。本文分析了气孔和裂纹产生的原因，并提出了相应的消除措施。 本文对热影响区也进行了研究。热影响区分为熔合区、过热区、正火区、不完全重结晶区。不同基体的分区不一样，并对其组织和性能进行了研究。 讨论了等离子束熔覆工艺参数对熔覆层和热影响区组织和性能的影响。等离子束熔覆工艺参数主要包括输入功率、扫描速度、多层熔覆和化学成分。 等离子束熔覆结晶过程及热影响区的研究必将为等离子束熔覆技术注入新的活力，为表面强化技术开拓广阔的应用前景。