等离子束表面冶金复合材料技术研究[摘要]定义了等离子束表面冶金复合材料技术特征。研制了等离子束表面冶金设备。对等离子束表面冶金技术和其他相近技术如等离子堆焊技术等进行了比较。等离子束表面冶金是一种快速非平衡冶金反应过程，类似粉末冶金。原则上可不受组成物的相溶性、熔点、密度等性质的限制，因此不需要预制合金雾化粉，可利用任意粉末的任意配比，获得通常冶金方法不能得到的（组织与）物相。等离子束表面冶金方法效率高，操作简便，成本低，应用前景广阔。[关键词]等离子束；表面冶金；堆焊；非平衡相；表面强化[]TG174[文献表识码]A关键词致谢：作者在从事纳米材料的研究中得到国家自然科学基金委（国家自然科学基金资助课题：59001447，59321001，59431021，59771019，59471014，59431022）、国家科委（"攀登计划"：纳米材料科学）、中国科学院的资助，谨在此对上述机构表示衷心感谢。StudyontheTechnologyofCompositeMaterialProductionbyPlasma-JetSurfaceMetallurgy(UniversityofScienceandTechnology,Bei激ng100083;2InstituteofMaterial,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Tai’an271019;3CentralCommitteeofRevolutionaryCommitteeoftheKuomintang,100006）[Abstract]Thetechnicalfeatureofcompositematerialproductionbyplasma-jetsurfacemetallurgyisdelimited.Aplasma-jetsurfacemetallurgicalequipmentisdeveloped.Thetechnologyofplasma-jetsurfacemetallurgywiththeelsecorrespondingtechnologysuchasplasmabuild-upweldingtechniqueiscompared.Plasma-jetsurfacemetallurgyisakindofrapid,non-equilibriummetallurgicalprocess,whichissimilartopowdermetallurgy.Theprocesscannotberestrictedbyconsistency,meltingpoint,densityofconstituents,soprealloypowdersarenotneeded.Anditcanobtainsomespecialstructuresandphasesinrandompowderandrandommatch.Plasma-jetsurfacemetallurgyhassuchcharacteristicsashighefficiency,simpleoperation,lowcost,andhasextensiveapplicationprospect.[Keywords]plasmajet;surfacemetallurgy;build-upwelding;non-equilibriumphase;surfacestrengthening;1前言金属零件往往要求同时具备高硬度高耐磨耐腐蚀和高强韧性。表面性能主要依靠表面技术来提高。电镀、等离子喷涂等技术生产的硬化层结合力差，不抗冲击和热疲劳，生产过程污水、粉尘、噪声等污染严重，难以推广应用。堆焊、熔覆、表面冶金等技术目前已成为工业上受欢迎的实用技术。耐磨焊条自由电弧堆焊可控性差，熔深和稀释率不均匀，气孔夹渣多，发展潜力有限，本文不再---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---过多论述。堆焊、熔覆、表面冶金都涉及到高能量束流。高能量束流能量集中、效率高、无三废排放、应用方式灵活、可实现其他方法无法获得的优异性能，近年来获得了快速发展。目前已获得工业应用的高能量束流有激光束、电子束、离子束、等离子束、聚集太阳能等，其中DC-Plasma-Jet直流放电压缩电弧等离子束具有束流能量密度大，能量转换效率高，可大气中操作，设备维护简便等特点，因而广泛应用于快速扫描表面淬火、多元共渗合金相变强化、快速熔凝白口硬化、喷涂、堆焊、熔覆和表面冶金等[1～19]，发展速度超过了其他高能量束流。利用等离子束进行表面冶金可获得与基体呈冶金结合、组织性能均匀一致、性能优良的金属复合材料。2等离子束表面冶金技术特征等离子束表面冶金技术特征的定义是：在按照程序轨迹运行的转移弧等离子束流的高温下，金属零件表面率先依次形成与弧截面尺寸相近且有一定深度的熔池，然后将物理混合搅拌均匀的混合粉末或者预先冶炼喷雾而成的合金粉末注入到熔池中，粉末吸收熔池的热量迅速熔化，与熔池金属混合扩散反应，随着等离子弧柱的向前移动，新的熔池不断生成，而后面的熔池迅速凝固，形成与基体金属之间存在冶金过渡层且成分与基体完全不同的高合金或伪合金层。按照等离子束表面冶金的技术特征，其与熔覆技术的差异在于，熔覆是预先将混合好的浆料涂敷于基体...