重熔处理过程对镍基合金组织变化的影响
Re对定向凝固Ni基高温合金组织及性能的影响
第30卷 第3期2010年6月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 30,N o 3 June 2010Re 对定向凝固N i 基高温合金组织及性能的影响张 俊, 张爱斌, 谭永宁, 贾新云(北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点试验室,北京100095)摘要:采用真空感应熔炼和定向凝固重熔技术制备了不同R e 含量的N i 基高温合金试样,分析了合金微观组织,测试了热处理后其室温拉伸和高温持久性能。
结果表明:R e 主要分布于 基体中,在 强化相中分布很少。
随着R e 含量的增加, + 共晶体积分数略有增多,枝晶杆 细化明显。
热处理后 立方化程度增加,共晶相含量明显减少。
R e 的加入显著提高了合金的室温拉伸屈服强度和高温持久寿命,但室温和高温塑性有所降低。
R e 主要通过固溶在 基体中来阻碍 粗化,增大错配度,从而提高合金综合性能。
关键词:N i 基高温合金;组织;力学性能;R e 含量DO I :10 3969/j i ssn 1005-5053 2010 3 006中图分类号:TG146 1+5 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)03-0024-04收稿日期:2010-01-20;修订日期:2010-04-10作者简介:张俊(1983 ),男,(E -m i a l)zhangb ij un1@163 co m随着航空发动机推重比的不断提高,其涡轮前进口温度越来越高,高压涡轮工作叶片普遍采用定向凝固N i 基高温合金[1,2]。
目前已经发展了四代定向凝固N i 基高温合金,其主要区别就在Re 的加入量。
第二代定向合金Re 含量达3%左右,以Re -ne150[3],P WA 1426[4],C M 186LC [5],Rene 142[6]和32[7]等为代表,具有良好的环境性能、铸造性能及组织稳定性。
热处理工艺对镍基合金材料的高温拉伸性能和抗腐蚀性的提升
热处理工艺对镍基合金材料的高温拉伸性能和抗腐蚀性的提升热处理工艺对镍基合金材料的高温拉伸性能和抗腐蚀性的提升在高温和腐蚀环境下，镍基合金材料是一种被广泛应用的材料，具有出色的高温拉伸性能和抗腐蚀性能。
而通过适当的热处理工艺，可以进一步提升这些性能。
首先，热处理工艺对镍基合金材料的高温拉伸性能具有重要影响。
通过热处理，可以改变合金材料的晶体结构和相分布，以达到改善材料的高温力学性能的目的。
一种常见的热处理工艺是固溶处理。
该处理方法将合金加热到足够高的温度，使合金中的固溶体溶解。
随后，将合金快速冷却，使固溶体重新形成。
固溶处理可以消除或减少合金中的晶界、管状和点状固相的存在，从而提高合金的高温强度和塑性。
此外，还可以采用时效处理来进一步提升高温拉伸性能。
时效处理是在固溶处理之后，将合金加热到较低的温度，经一定时间保温后再进行冷却。
这个过程中，细小的固相可能在晶界上析出，从而形成亚晶界，提高合金的高温拉伸性能。
其次，热处理工艺对镍基合金材料的抗腐蚀性能也具有重要影响。
镍基合金具有良好的耐腐蚀性能，可以在酸、碱、盐等恶劣环境中长时间使用。
而热处理工艺可以进一步提升材料的抗腐蚀性能。
一个常见的热处理工艺是沉淀硬化处理。
该处理方法通过合金中高温固溶体和低温固溶体的沉淀析出，形成均匀分布的沉淀相。
这些沉淀相可以在晶界附近或晶界上形成一层保护膜，减少晶界蠕变，从而提高合金的抗蠕变和抗腐蚀性能。
此外，还可以利用表面处理来提高材料的抗腐蚀性能。
例如，通过氧化、硫化等方法，可以在合金表面形成一层致密的氧化膜或硫化膜，起到抵御腐蚀介质侵蚀的作用。
总的来说，热处理工艺对镍基合金材料的高温拉伸性能和抗腐蚀性能的提升起到了关键的作用。
通过适当的热处理方法，合金材料的晶体结构、相分布以及表面状态可以被调节和改善，从而使材料在高温和腐蚀环境中表现出更好的性能。
未来的研究和应用中，需要进一步探索和优化热处理工艺，以提高镍基合金材料的性能。
激光重熔对镍基碳化钨涂层性能的影响
激光重熔对镍基碳化钨涂层性能的影响张德强;张吉庆;李金华;郭忠娟【摘要】为了进一步提高自熔性镍基碳化钨涂层综合性能,利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统进行重熔实验,激光重熔工艺参数为:离焦量3mm、扫描速度2mm/s、送粉电压8V和激光功率1200W,使用洛氏硬度计、蔡司高级金相显微镜和显微硬度计分析激光重熔后熔覆层硬度及组织的影响.结果表明:通过激光重熔后,熔覆层组织致密均匀,熔覆层中上部分组织晶粒细小,晶粒得到了细化,沿熔覆层与基体交界处晶粒向外延生且呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固;熔覆层硬度得到提高,显微硬度分布均匀并且与基体相比提高约3倍.激光重.熔可以改善镍基碳化钨涂层的微观形貌,提高其机械性能.优化工艺参数:激光功率1300W、重熔功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压8V.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P122-124)【关键词】激光重熔;镍基碳化钨;工艺参数;显微硬度;金相组织;微观形貌【作者】张德强;张吉庆;李金华;郭忠娟【作者单位】辽宁工业大学机械工程与自动化学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学机械工程与自动化学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学机械工程与自动化学院,辽宁锦州121001;日照港油品码头有限公司,山东日照276800【正文语种】中文【中图分类】TH16在生产实践中，因为工件长期处于恶劣的环境下（磨损、疲劳、腐蚀等），会导致工件失效，失效形式大多发生在材料表面[1]。
激光熔覆技术由于具有冷却速度快、变形小、涂层稀释率低、熔覆层厚度可以控制范围大和加工过程易于实现自动化等优异特征，近年来，该技术受到了广泛的关注。
采用激光技术对表面进行强化，可实现熔覆层与基体冶金结合，获得耐磨、耐蚀、耐热及抗氧化等特性的高质量涂层，所以得到广泛应用[2-6]。
文献[7]在AZ91D镁合金表面制备Al-Si-Cu合金涂层，通过激光重熔得到组织致密均匀，涂层与基体交界处存在良好的冶金结合区域，涂层显微硬度约为基体的2.2倍，涂层组织晶粒细化和硬质相的存在使得涂层耐磨性较基体大幅度提高。
热处理工艺对镍基合金材料的高温耐蠕变性能和抗氧化性能的优化
热处理工艺对镍基合金材料的高温耐蠕变性能和抗氧化性能的优化热处理工艺对镍基合金材料的高温耐蠕变性能和抗氧化性能的优化是非常重要的，可以显著提高材料的使用寿命和性能稳定性。
本文将从两个方面进行讨论。
一、高温耐蠕变性能优化高温中，材料会受到蠕变变形的影响，导致材料的改变和寿命的缩短。
通过热处理工艺对镍基合金材料进行优化，可以增强其高温下的耐蠕变性能，延长其使用寿命。
1. 固溶处理：镍基合金材料在固溶处理过程中，通过高温和长时间的加热，使合金中的固溶元素均匀地溶解在基体晶粒中。
这可以提高材料的晶粒尺寸和晶界稳定性，减少晶界滑移和杂质的扩散，从而提高了材料的高温耐蠕变性能。
2. 沉淀强化：在固溶处理后，经过适当的时效处理，可以促使固溶体中的溶质元素形成均匀细小的沉淀相。
这些沉淀相可以阻碍晶粒的滑移和扩散，增强晶界的稳定性，从而提高了材料的高温强度和耐蠕变性能。
3. 冷变形：材料在进行固溶处理后，通过冷变形工艺，如轧制、挤压等，可以进一步细化晶粒和提高材料的力学性能。
细小的晶粒可以提供更多的晶界，抵抗蠕变变形，增强了材料的高温耐久性。
二、抗氧化性能优化镍基合金材料在高温环境中容易发生氧化反应，导致表面氧化层的形成，进而影响材料的性能和寿命。
通过热处理工艺对其进行优化，可以提高材料的抗氧化性能。
1. 热浸渗：通过在热处理过程中添加特定的元素，如铝、铬等，可以使这些元素浸渗到材料表面形成稳定的氧化层。
这样的氧化层具有较高的抗氧化性能，并且可以提供更好的耐高温性能。
2. 表面涂层：在热处理过程中，可以在材料表面涂覆特殊的抗氧化涂层。
这些涂层可以有效地阻隔氧气和其他有害物质的进入，保护镍基合金材料免受氧化和腐蚀的影响。
3. 热处理工艺参数优化：在整个热处理工艺中，温度、保温时间和冷却速率等参数的控制对于提高镍基合金材料的抗氧化性能非常重要。
适当的温度和保温时间可以使材料充分固溶和时效，从而减少材料内部应力和孔洞，防止热处理过程中产生氧化和剥落现象。
固溶参数对镍基高温合金K439B_显微组织及力学性能的影响
第 4 期第 120-126 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.120-126第 52 卷2024 年 4 月固溶参数对镍基高温合金K439B 显微组织及力学性能的影响Effect of solution parameters on microstructures and mechanical properties of K439B nickel -based superalloy张雷雷1，2，陈晶阳2*，任晓冬2，张明军2，汤鑫2，肖程波2，杨卿1*（1 西安理工大学 材料科学与工程学院，西安 710048；2 中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095）ZHANG Leilei 1，2，CHEN Jingyang 2*，REN Xiaodong 2，ZHANG Mingjun 2，TANG Xin 2，XIAO Chengbo 2，YANG Qing 1*（1 School of Materials Science and Engineering ，Xi ’an University ofTechnology ，Xi ’an 710048，China ；2 Science and Technology on Advanced High Temperature Structural Materials Laboratory ，AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials ，Beijing 100095，China ）摘要：采用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜 （FE -SEM ） 研究不同固溶温度（1140，1160 ℃及1180 ℃）及固溶冷却方式（AC ，FC -900 ℃+AC ，FC ）等热处理参数对K439B 合金显微组织及力学性能的影响。
重熔处理对火焰喷涂Ni55A合金涂层组织和性能的影响
采用火焰喷涂技术在316L不锈钢表面制备Ni55A合金涂层，对涂层分别进行火焰重熔和真空重熔处理，分析了重熔处理对涂层微观形貌、硬度分布和孔隙率的影响。
结果表明：火焰重熔和真空重熔可将火焰喷涂涂层的孔隙率从 4.2%分别降低到0.34%和0.86%，并将基体与涂层界面处的结合状态由机械结合变为冶金结合；与火焰重熔相比,真空重熔后涂层与基体界面处的扩散层厚度更大，组织更粗大，孔隙形状更加不规则；火焰重熔和真空重熔后涂层的平均硬度分别提高了60,15HV，火焰重熔后涂层的硬度较高且硬度波动较小。
1 试样制备与试验方法基体材料选用316L不锈钢，加工成直径为18cm的钢球用于后续喷涂；涂层材料选用Ni55A镍基自熔合金粉末，粒径在50~100μm。
用酒精对316L不锈钢基体表面进行冲洗，以去除油污及其他杂质，然后放入自动控温炉中进行预热，温度控制在200℃左右。
使用涂喷焊两用炬进行火焰喷涂，调节氧气压力为0.5MPa，乙炔压力为0.15MPa，火焰喷距为150mm，采用90°垂直喷凃，冷却至室温后分别进行火焰重熔和真空重熔处理。
选用SCR系列氧-乙烷重熔炬对涂层进行火焰重熔处理，调节火焰喷距为150mm，喷枪移动速度为5cm·min-1，以试样表面出现“镜面反光”的熔化现象作为停止火焰重熔的准则。
使用加压气冷真空烧结炉对涂层进行真空重熔处理，将真空炉抽真空到10Pa后，升温到1050℃保温10min，升温速率为8~15℃·min-1，随炉冷却。
采用电火花切割机在重熔前后的涂层试样上截取金相试样，经砂纸打磨、机械抛光，采用光学显微镜(OM)对涂层截面形貌进行观察，通过Ima geProPlus软件在相同倍数的金相照片中对涂层的孔隙率进行统计。
将金相试样用饱和草酸溶液电解腐蚀3s后，用OM观察涂层的显微组织。
采用场发射扫描电镜(SEM)对重熔前后涂层的微观形貌进行观察，并用SE M配备的能谱仪(E DS)对孔隙附近的微区成分进行分析。
为什么有时候说固溶强化有时候又说固溶处理是为了软化
从理论上来说，固溶处理应该是在高温状态下让合金元素均匀地溶入晶粒中，再通过急冷，强行将合金元素固定在晶粒内，得到合金成分均匀的奥氏体单相组织，避免合金元素的析出。
若从以上理论而言，固溶应该是将材料软化的过程。
那么何来的固溶强化一说呢。
毕竟不论合金元素是通过时效达到均匀析出，还是通过自发的晶界聚集，都是材料硬化或强化的过程，区别只在后者硬脆且塑性低，是我们不希望的一种硬态。
但固溶状态相对于这两者而言，做的都是一个软化的工作。
对奥氏体不锈钢而言，若是在冷加工工序的中间做固溶处理，当然是为了降低硬度、释放应力，这是为了软化。
若是在熔炼结束后或是成品出货前做的热处理，应该就是均匀奥氏体中合金元素的过程。
这个还比较好理解。
但对镍基合金来说，书上经常只说做多少度的固溶处理，并不讲固溶的目的为何、结果为何。
那么问题就来了，镍基合金从真空感应、电渣重熔、热加工、冷加工、精整处理，如此多道工序之间或之后，肯定不只一次做固溶，那么哪些达到了强化、哪些达到了软化，凭什么有的说强化，有的说软化？镍基牌号中，单数开头的都是固溶强化型，那么固溶为什么会让它强化？如果非要说强化，不过是合金元素固溶入基体原有晶格后，引起点阵畸变造成的一点晶格强化而已。
如此弱的强化作用，怎么能和析出强化相比，当然更不能和冷作硬化相比。
为什么这些牌号中大量的合金元素，不能让它们均匀析出达到弥散强化，而非要固溶进基体中，而且固溶完后还要称其为强化。
实际上固溶态不管是比起均匀析出态，还是比起冷加工变形态，都是相对软的状态。
如果说这些合金的使用工况不需要高强度，而特别在意材料的均匀性和塑性，那么进行固溶处理无可厚非。
但我不明白的是为什么要给这种固溶处理冠以强化两个字，非要说是固溶达到了强化的目的。
实际上对比固溶之前的冷加工态，硬度和强度肯定是降低了的，这强化二字是针对何者而言？为什么不能用冷作硬化加退火，或是固溶加时效，而非要固溶，还说是强化。
若是没有析出效果的合金，做固溶有什么意义，反正它也不会自然析出。
熔炼工艺对TA10铸锭中镍元素的影响
结果显示，在二次 ＶＡＲ法制备 ＴＡ１０铸锭时，当 一次熔炼采 用 直 流 稳 弧 电 流，成 品 熔 炼 采 用 交 流 稳 弧电流时，成品铸锭尾部镍含量超出 ＧＢ／Ｔ３６２０１标 准中 ０６％ ～０９％的要求。当两次熔炼均采用交流 稳弧电流时，成 品 铸 锭 头、中、尾 镍 含 量 均 满 足 标 准 要求，且分布均匀。
钛及钛 合 金 的 密 度 小，比 强 度 高，焊 接 性 能 好， 同时具有优 异 的 耐 蚀 性 能，因 此，在 航 空 航 天、舰 船 制造及化 工 行 业 具 有 广 泛 应 用。 ＴＡ１０钛 合 金 名 义 成分为 Ｔｉ－０３Ｍｏ－０８Ｎｉ，目前普遍采用 ＶＡＲ法熔 炼。从凝固角度讲，镍元素密度为 ８９ｇ／ｃｍ３，远大 于钛，不利于 其 在 液 态 熔 池 内 的 均 匀 分 布，同 时，其 平衡分 配 系 数 为 ０４，属 于 易 偏 析 元 素，因 此，在 ＶＡＲ法制备 ＴＡ１０铸锭时，制定合理的熔炼工艺，是 保证镍元素成分均匀性的关键因素。
２ 结果与讨论
熔炼过程中 的 基 本 参 数 包 括 熔 炼 电 流、搅 拌 磁
作者 简 介：谢 强 （１９７５－），男，工 程 师，主 要 从 事 钛 及 钛 合 金 加 工 工作。
场、熔炼电压、及 弧 间 距 等，其 中 熔 炼 电 流 及 搅 拌 磁 场是最重 要 的 控 制 参 数［１］。 在 本 次 试 验 中，验 证 了 稳弧电流所产生的搅拌磁场的重要作用。当一次熔 炼采用不同的稳弧电流时，二次熔炼的 ＴＡ１０成品铸 锭化学成分发生显著变化，表 １、表 ２分别为采用不 同稳弧电流的情况下，ＴＡ１０成品铸锭的化学成分。
热处理对Inconel合金组织的影响完整版
热处理对Inconel合金组织的影响完整版热处理对I n c o n e l合金组织的影响HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】热处理对Inconel690合金组织的影响宋云京邓化凌山东电力研究院，山东济南25002；Effect of Heat Treatment on microstructure ofInconel690SONG Yun-jing DENG Hua-lingShandong Electric Power Research Institute, Shandong Jinan 250002ABSTRACT: The effect of solid-solution and thermal treatment on microstructure, grain size and precipitate behavior were studied in this paper. It was shown that the solid-solution temperature had obvious effect on the grain size in the Inconel690. The grain size increased remarkably when the solution temperature was over 1150℃. Cr23C6 precipitated mainly in the grain boundaries. With the increase of thermal treatment temperature and time, the amount and size of Cr23C6 increased. At the same time,The distribution of Cr23C6 changed from discrete structure to semi-continuous structure. After thermal treatment of 800℃×48h, the size of Cr23C6 increased quickly.KEY WORD: Inconel690; heat treatment; microstructure摘要：研究固溶和特殊热处理（TT处理）对Inconel690合金组织的影响，结果表明：固溶温度对Inconel690晶粒度影响较大，温度超过1150℃时，晶粒显着长大，固溶处理应在1100℃以下。
重熔处理过程对镍基合金组织变化的影响
科技・ 探索・ 争鸣
图 ２所示 ， 有时还需进行经济本文系统总结 了衬砌 的各种型式及其相应 的优缺 点 、 适 应范围 ． 确定 了影 响衬砌 型式选择 的重要 因素 ， 得 出了以围岩条件 、 隧洞 运行 条件 、 防渗要求 来选择衬 砌形 的流 程图 ， 为之 后水工隧洞 断面设计 中衬砌型式选择提供 了依据 。
５ 结 束 语
总之 ， 机 电安 装工程项 目作为建筑 工程的重要组 成部分 ． 受到施 （ １ ０ ） ： ４ ３ — ４ ５ ． 工单位和业主越来越多关注和重视 ，因为机 电安装项 目 技 术复杂 、 参 ［ ７ ］ 石岩 峰 ， 卫宏 ． 工程项 目施 工 的精细 化管理 措施 及意 义Ⅲ 山 西建 筑 ， ２ ０ １ ０ 与部门众多 、 工序交叉频繁 ． 就会产生工期和质量 的问题 ， 并 造成成本 （ ３ ３ ） ： １ ９ － ２ １ ． 的增加 ， 进而影响项 目的顺 利完成。因此机电安装项 目 必然要 通过提 ［ ８ ］ 辛酉 阳． 基于施＿ Ｔ过程的“ 三全” 质量控制研究【 Ｄ １ ． 西安建筑科 技大学 ， ２ ０ １ ０ ．
３ 结束语
［ １ ］ 陆 明万． 关于应力分类问题 的几点认识ｌ Ｊ ］ ． 压力容器 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ２ （ ８ ） ： １ ８ — ２ ３ ． 『 ２ ］ 高炳 军 ， 王洪海 ． 子俊宝 ． 球 壳大开孔 接管结构参 数对连接处 应力分 布的影 响ｌ Ｊ ｊ ． 机械与 电子 ， ２ ０ ０ ３ ， １ ： ６ ５ — ６ ７ ．
总之 ， 由于在圆柱壳上 开孔并安装 了圆柱壳接 管 ， 主体 圆柱壳 的 ［ ３ ］ 龚 曙光 ， 谢桂兰 压力 容器 分析设 计 中的应力 分类 方法 咖． 化 工装 备技术 ， 结构连续性就遭 到了破坏 ． 在 圆柱壳 与接管 的相贯 区将产 生明显的应 ２ ０ ０ ０ ． ２ １ （ ３ ） ： ２ ７ — ３ １ ． 力集 中 ． 而大开孔接管结构 的相贯 区局部存在着 比主体 区高数倍的集 中峰值应力 ， 因而它是疲劳 断裂 、 应力腐蚀破坏 的根 源， 是 压力管道 中 ［ 责任编辑 ： 王静 ］ 比较 薄弱的部分 ， 无论 国内还是 国外 的著 名压力容 器规范 ， 都 特别强
激光重熔对电火花沉积Ni基涂层组织及耐磨性能的影响
Vol.54 N o.l Jan. 2021激光重熔对电火花沉积Ni基涂层组织及耐磨性能的影响高玉新u2,王均波1(1•日照职业技术学院，山东日照276826;2.浙江省工量刃具检测与深加工技术研究重点实验室，浙江台州318000)[摘要]采用激光重熔工艺对电火花沉积N i基涂层进行重熔处理，以减少或消除电火花沉积N i基涂层中的裂 纹、孔隙和夹杂等缺陷。
利用SEM、XRD和摩擦磨损试验机研究了 N i基涂层在重熔前后的组织结构及力学特性的 变化。
结果表明：经过激光重熔处理后，电火花沉积N i基涂层的组织由重熔前的枝晶组织细化为均勾分布的超细 晶粒，重熔涂层上部出现纳米级晶粒，并且析出C r2B、C r7C3和FeNi3超细硬质相。
激光重熔使电火花沉积涂层中的 裂纹、孔隙及夹杂等缺陷明显减少。
晶粒细化作用致使涂层硬度提高，其耐磨性能得到改善；涂层的磨损机理由重 熔前的疲劳磨损变为重熔后的磨粒磨损。
[关键词]激光重熔；电火花沉积；N i基涂层；微观组织；耐磨性能[中图分类号]T G406 [文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2021)01-0112-04Effects of Laser Remelting on Microstructure and Wear Properties ofNi-Based Coating Prepared by Electrospark DepositionG A O Y u-x i n12,W A N G J u n-b o1(1. Rizhao Polytechnic，Rizhao 276826，China;2. Zhejiang Provincial K e y Laboratory of M e a s u r e m e n t a n d D e e p Processing Technology, Taizhou 318000,China) Abstract：N i-b a s e d coating by electrospark deposition w a s remelted b y pulse laser equip m e n t in order to re m o v e cracks, holes a n d inclusion in the coating. T h e changes in microstructure a n d mechanical properties of the coating were investigated by S E M,X R D a n d frictional testing machine. Results s h o w e d that the dendritic structure of the coating w a s c h a n g e d into evenly distributed superfine grains after laser remelting, a n d the grains in the u pp e r of the coating reached nanometer size. Meanw h i l e, the precipitation of hard phases, such as C r B,C r7C3 a nd F e N i3, were observed. Laser remelting reduced the cracks, pores a n d inclusions in the coating. T h e effect of grain refinement improved the hardness a n d w e a r resistance of the coating. T h e w e a r m e c h a n i s m of Ni - based coating w a s ch a n g e d from fatigue wear to abrasive w e a r after laser remelting treatment.K ey words：laser remelting；electrospark deposition；N i-b a s e d coating；microstructure；wea r resistance〇前言电火花沉积技术因其具有对工件热影响小、工件无热变形且沉积涂层与工件界面呈冶金结合等突出优点，在机器零部件的精密修复工程中得到广泛应用[|'21。
重复固溶对Inconel 718合金组织性能的影响
重复固溶对Inconel 718合金组织性能的影响韦 康1,2, 王 涛1,2*, 张明军1,2, 张 勇1,2, 李 钊1,2, 万志鹏1,2（1．中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2．先进高温结构材料重点实验室，北京 100095）摘要：以982 ℃固溶水冷状态的Inconel 718合金棒材为研究对象，分析该合金经重复固溶再时效处理后的组织性能，并与直接时效处理进行对比。
结果表明：在941~1010 ℃范围内重复固溶，随着固溶温度的升高，晶粒无明显变化，但是δ相含量逐渐减少，主要强化相γ′′的析出量增多，使合金硬度、高温拉伸强度和高温持久寿命显著提高，高温拉伸塑性、高温持久塑性在982 ℃固溶时达到极大值。
与直接进行时效处理相比，经982 ℃重复固溶再时效处理后的组织性能无明显变化，更低的重复固溶温度对性能不利，而更高的重复固溶温度则使性能提高。
关键词：Inconel 718合金；重复固溶；固溶温度；组织；性能doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000055中图分类号：TG146.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2021)01-0053-07Inconel 718合金（国内牌号GH4169）是一种铁-铬-镍基沉淀强化型变形高温合金，在650 ℃以下具有较高的强度、良好的抗疲劳和抗氧化腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、核能和石化领域的涡轮盘、环件、叶片、轴、紧固件和机匣等[1-3]。
这归功于Inconel 718合金组织、性能对热加工工艺极其敏感的特点，通过调整热变形与热处理参数，可以获得不同晶粒尺寸和不同析出相特征，进而获得不同性能水平的各种冶金产品与锻件，以满足不同零件的应用要求[4-5]。
目前，国内外关于Inconel 718合金常用的热处理制度有3种[6]：①1010～1065 ℃，1 h，空冷 + 720 ℃，8 h，以50 ℃/h炉冷至620 ℃，8 h，空冷；②950～980 ℃，1 h，空冷 + 720 ℃，8 h，以50 ℃/h炉冷至620 ℃，8 h，空冷；③720 ℃，8 h，以50 ℃/h炉冷至620 ℃，8 h，空冷。
固溶处理对热轧Inconel 601合金组织与力学性能的影响
第42卷第3期2021年6月特殊钢SPECIAL STEELV o l.42. No. 3Ju n e 2021 • 79 .固溶处理对热轧Inconel 601合金组织与力学性能的影响李吉东u王岩谷宇王斌u(1太原钢铁（集团）有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室，太原030003;2山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心，太原030003)摘要通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机和硬度计等研究了1〇8〇 ~ 1200 t固溶温度对热轧态 Inconel 601合金微观组织和力学性能的影响。
结果表明：热轧态合金基体为沿轧制方向拉长的奥氏体晶粒组织，同时弥散有少量氮化物，沿晶界有大量碳化物析出。
随着固溶温度的升高，再结晶晶粒逐渐长大，碳化物缓慢溶 解，强度及硬度逐渐降低；当固溶温度提高到1160 T：时，晶粒尺寸均匀，碳化物基本全部溶解,合金的H RB硬度值 由84降至71，伸长率由52%提升至70%。
获得最佳力学性能的固溶工艺为丨140 ~丨160弋保温50 min。
关键词Inconel 601合金固溶处理微观组织力学性能Effect of Solution Treatment on Structure and MechanicalProperties of Hot Rolled Inconel 601 AlloyLi Jidong1,2,Wang Yanl2,Gu Y u1,2and Wang Bin1'(1 State Key Laboratory of Advanced Stainless Steel Materials,Taiyuan Iron & Steel(Group)Co Ltd,Taiyuan 030003；2 Technology Center,Shanxi Taiyuan Stainless Steel Co Ltd,Taiyuan 030003)Abstract Effect of 1080〜1200 T! solution tem p eratu re on stru ctu re and m ech an ical pro p erties of hot rolled Inconel 601 alloy is stu d ied by m eans of optical m icroscope, scan n in g electron m icro sco p y, h ard n ess teste r and ten sile teste r. T he resu lts show that the stru ctu re of th e hot rolled alloy m atrix is elongated au sten ite grain stru ctu re with less d isp ersed n itrid e, b ut the m assive carb id e p recip itated along austenite grain boundary. W ith the in creasin g solution te m p e ra tu re, th e recry stallization grain size in creases g ra d u lly,th e carb id e dissolves slo w ly,th e strength and h ard n ess d ecreases gradually. W hen the solution tem p eratu re is 1160 X! ,th e crystal grain size is u n ifo rm,th e carb id e dissolves co m p letely,th e H RB h ard n ess value of alloy d ec reases from 84to 71 ,a n d the elongation in creases from 52%to 70% . T he best m echanical pro p erties of alloy can be obtained by so lid-solution treated process at 1140 〜1160 Ti for 50m in.Material Index In conel 601 A lloy, Solution T rea tm en t, M icro stru ctu re, M echanical PropertyInconel 601合金具有优异的高温抗氧化性能、较 好的高温力学性能和耐腐蚀性能,并且易于成形、加 工和焊接，主要用于加热设备、化学工业、环境污染控 制、航空、航天以及动力工业中。
激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响_贺长林_陈少克_周中河
化、耐磨及耐 腐 蚀 等 优 异 的 物 理、化 学 性 能，被 广 泛 地运用于激 光 熔 覆 领 域，但 是 激 光 熔 覆 碳 化 钛 涂 层 容易出 现 气 孔 和 裂 纹，因 而 大 大 限 制 了 其 使 用 范 围［8-9］。熔覆层 中 的 碳 化 钛 等 碳 化 物 的 溶 解 和 析 出 对熔覆层的 组 织 和 性 能 影 响 很 大，可 减 少 镍 对 碳 化 钛 的 润 湿 角 ，增 加 碳 化 钛 的 溶 解 ，同 时 可 非 常 有 效 地 减少气孔和裂纹。
碳化钛具 有 密 度 低、强 度 高、弹 性 模 量 高、抗 氧
收稿日期： 2013-12-26 基金项目： 广东省揭阳市产学研结合项目（ 201365） ； 广东省汕头市专项 科技计划（ 2013163） 作者简介： 贺长林（ 1988—） ，男，硕士研究生，主要研究方向为模具钢激 光表 面 改 性。 通 讯 作 者： 陈 少 克，教 授，联 系 电 话： 0754-8472430， E-mail： skchen@ stu． edu． cn doi： 10． 13251 / j． issn． 0254-6051． 2014． 07． 027
不同重熔处理对镍基自溶性粉末合金涂层构件疲劳性能的影响
ｗｉｈ ｌｎ ｅ ｅ ｔｐ ｅ ｅｖ ｔｏ ｉ ，ｔ ｅｓｚ ｎ ｕ ｎ ｉ ｆｔ ｅｐ ｒ ｓｔｅ ｈ ｏ ｔ ｇｗｏ ｌ ｎ ｒａ ｅａ ｄ ｔ ｏ ｇ ｒｈ ａ ｒ ｓ ｒ ａ ｉｎ ｔｍｅ ｈ ｉｅａ ｄ ｑ ａ ｔｔ ｏ ｈ ｏ ｏ ｉｉｓｉ ｔ ｅｃ ａｉ ｕ ｄ ｉｃ ｅ ｓ ｎ ｙ ｎ ｎ
ｍ ｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｂ ｅ ｖ ｄ ｗｉｈ ｓ ａ ｎ ｎ ｌｃｒ ｎ ｍｉｒ ｓ ｏ ｅ （ ＥＭ ） Ｔｈ ｅ ｕｔｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｉ— ｃｏ ｔｕ ｔ ｒ ｓｗｅ ｅｏ ｓ ｒ ｅ ｔ ｃ ｎ ｉｇ ｅｅ ｔｏ ｃ ｏ ｃ ｐ Ｓ ． ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔａ ｄ ｓ ｔ ｃ ｉ ｕ ｉｅｌｙ ｒｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅｉ ｔ ｒａ ｅｂ ｔ ｅ ｈ ｏ ｔｎ ａ ｅ ｎ ｈ ｕ ｓｒ ｔ ｆｓ ｅ ｉ ｅ ｓａｔ ｒ ｉ ｔｄｆ ｓｖ ａ ｅ ｏ ｍ ｄ ｉ ｈ ｎ ｅ ｆｃ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅｃ ａｉ ｇ ｌｙ ｒａ ｄ ｔ ｅｓ ｂ ｔａｅｏ ｐ ｃｍ ｎ ｆｅ ｎ ｆ
个试样疲 劳强度 降低． 关键词 ：热喷涂 ；重熔处理 ；疲 劳试验 ；显微组织 ；疲劳强度
中图 分 类 号 ： ＴＨ１４ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｅｆｅ ｔｏ ｉｆ ｒ ｎｔｐｏ ｔｆ ｓ ｄ ｔｅ ｔ ｅ ｓｏ ａ ｉ ｕ ｒ ｏ ｍ ａ ｅｏ ｏ ｐｏ ｎ ｓ ｆ ｃ ｆｄ ｆｅ ｅ ｓ－ ｕ ｅ ｒ ａ ｍ ｎｔ ｎ ｆ ｔｇ ｅｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆｃ ｍ ｎｅ ｔ
不 同重熔处 理对 镍基 自溶性粉末合金 涂层构件疲劳性 能的影响
李 新勇
（ 兰州工业学院 交通工程系 ，甘肃 兰州 ７０ ５ ） ３ ００
摘要 ：为 了研究重熔处理对构件疲 劳性能的影响， ３ ＃ 以 ５ 钢为基体 ， 以镍基 自熔性粉末合金 为喷涂材料 的热喷涂试 样在 电退 火炉 中进行 ３种不 同时间的重熔处理后进行弯扭疲 劳试 验， 应用 扫描电子显微镜 对不 同试样 的显微组 织 进行观察． 结果表 明： 不同重熔 处理后涂层材料均在 界面形 成 了明 显的扩散 层， 层与基体 的黏结 强度 高， 喷 经 涂 使 涂试样疲 劳强度均 高于基体 试样 ； 随着保 温时间的延长 ， 涂层 中孔 隙的大小及数 量随之增 多． 同时， 涂层 中的 ｃ ｒ固 化 生成 Ｃ Ｂ和 Ｃ ７ ｓ 导致 整个涂 层基体 硬度 降低． 而使 裂纹优先在孔 隙界面 萌生， ｒ ｒＣ ， 从 并沿较软基体扩展 ， 最终使整
重熔处理过程对镍基合金组织变化的影响
重熔处理过程对镍基合金组织变化的影响0 前言磨损是最常见的材料失效形式之一，它所造成的经济损失是十分严重的。
为了增加材料的耐磨性能，提高使用寿命，利用热喷涂技术，在工件表面喷涂一层硬度高耐磨损性能好的合金涂层是一种常用的方法。
许多研究表明，喷熔涂层的耐磨损性能取决于零件磨损工况及喷熔涂层的显微组织结构等因素，而喷熔涂层的组织结构一方面与所选择的自熔合金粉末有关，另一方面与使用的喷熔工艺方法和参数有很大的关系。
镍基自熔性合金（NiCrBSi）具有较好的力学性能和耐蚀性，形成的NiCr、Cr2B、Cr5B3、CrB及一些碳化物有助于提高结合强度和硬度[2-3]。
涂层的制备方法也有很多种，常见的有激光熔覆、火焰喷涂、等离子喷涂、高频感应熔覆、喷焊等等[4-7]。
其中等离子喷涂方法使用较为普遍，其参数调整方便灵活，沉积效率高，在耐磨耐蚀涂层制备方面应用广泛。
本文主要探讨利用超音速等离子喷涂技术制备NiCrBSi合金涂层，并对喷涂后的涂层进行火焰重熔处理，之后对涂层的显微组织进行检测分析，了解其微观结构变化对机械性能的影响。
1 试验方法所选用基体材料为碳素结构钢Q235A，试样尺寸为80×40×5mm，表面经喷砂处理后粗糙度达到Ra=3.2μm，并用丙酮清洗。
喷涂材料选用NiCrBSi合金粉末，粒子尺寸在50-150μm，形貌为球状，见图1。
图1 NiCrBSi合金粉末形貌NiCrBSi合金粉末中各元素成分（wt%）如下：B，3.3%；C，0.8%；Cr，16%；Fe，10.8%；Si，4%；Ni，其余。
沉积涂层使用美国普莱克斯生产的超音速等离子喷涂设备，等离子枪为SG-100型。
喷涂前利用等离子焰流对基体进行预热处理，喷涂工艺参数为：电压38V；电流500A；氩气40psi；氢气10psi；喷涂距离110mm。
涂层的厚度约0.4mm。
喷涂后的涂层经氧-乙炔火焰重熔后，制备金相试样，用5%的硝酸酒精对界面和涂层部分进行腐蚀，使用扫描电镜观察涂层的微观结构，能量色散谱（EDS）分析涂层的成分，X射线衍射仪的Cu靶Kα线进行相结构研究。
堆焊工艺对镍基堆焊层组织和性能的影响
堆焊工艺对镍基堆焊层组织和性能的影响采用光学显微镜、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和显微硬度计，研究了等离子弧堆焊层和钨极氩弧堆焊层的组织和性能。
堆焊的基材为X65管线钢，焊丝是ERNiCrMo-3。
实验结果表明：等离子焊的堆焊层外观要比氩弧焊的堆焊层的外观美观；尽管其工艺参数有所不同，但在堆焊层区域都具有柱状晶和共晶组织，堆焊层中的柱状晶为γ固溶体，共晶组织为γ和M23C6(M为Cr、Mo、Nb、Fe等)；由于焊接方法不同，相同电流施焊时的线能量也不同，等离子弧焊能量输入集中，氩弧焊能量输入分散，导致等离子焊的熔池加深，稀释率变大，堆焊层的厚度减小，基体受到热影响严重，造成硬度上升。
由厚度测试结果可知，随着堆焊线能量的增加，堆焊层的厚度减小；由极化曲线和交流阻抗的测试可知，堆焊层的耐蚀性能随着堆焊电流的增大而减弱；氢致开裂实验结果表明，熔合区不存在氢鼓泡、裂纹等缺陷；显微硬度测试结果表明，熔合区受到组织转变的影响，其硬度会发生突变，硬度值要高于基材和镍基堆焊层。
关键词：等离子焊氩弧焊镍基合金显微硬度耐蚀性The research of microstructure and properties of Nickel-base alloy hardfacing layer by using different welding methodsAbstractThe thesis is to investigate the microstructure and properties of nickel-based alloy hardfacing layer with plasma welding and TIG welding by means of the optical metalography (OP)，the scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction (XRD) and the microhardness test. The substrate of welding is pipeline steel X65 with ERNiCrMo-3 as welding wire. The experimental results demonstrate there is two kinds of welding methods, exterior morphology of plasma welding joint looks better than that of TIG welding joint. Although process parameters of two kinds of surfacing is different, the columnar crystal and eutectic structure appear in the layer region, columnar crystal is γsolid solution, eutectic structure is made of γ and M23C6. Because of the difference between the two welding methods, when using the same current , line energy is also different. The energy of plasma welding is much concentrated, and the energy of TIG welding is divergent, they may cause weld pool of plasma welding more deeper ,dilution rate more bigger, the thickness of hardfacing layer reduces, parent metal is heat affected seriously, causing hardness higher. According to the result of microhardness test, as the line energy of surfacing is increased, the thickness of hardfacing layer is reducing. According to the test of polarization curve and ac impedance, the corrosion resistance of hardfacing layer is declined when the current increase. The result of HIC show there is no h y drogen bubbling or cracks in fusion area. The result ofmicrohardness test show, fusion area is affected by structure transform, its hardness would mutations, hardness value is higher than parent metal and nickel-based alloy hardfacing layer.Key words: Plasma welding TIG welding Nickel-base alloysMicrohardness Corrosion resistance目录第1章前言 (1)1.1研究背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1堆焊技术的发展 (2)1.2.2镍基合金的耐蚀性 (3)1.3堆焊焊接工艺方法 (3)1.3.1等离子焊（PAW） (4)1.3.2氩弧焊（TIG） (5)1.4堆焊中容易产生的缺陷 (6)1.4.1主要缺陷 (6)1.4.2解决措施 (7)1.5镍基合金焊接性及其焊接工艺 (8)1.5.1镍基合金的焊接性 (8)1.5.2镍基合金焊接工艺制定原则和焊接工艺 (9)1.6镍基合金堆焊层组织与性能 (10)1.6.1镍基堆焊焊接接头的组织与性能 (10)1.6.2镍基合金堆焊层组织与性能 (11)1.7研究内容 (11)1.7.1堆焊工艺方法对堆焊层组织和性能的影响 (12)1.7.2堆焊线能量对堆焊层组织和性能的影响 (12)第2章实验方法 (13)2.1实验思路 (13)2.2实验材料 (14)2.2.1管线钢(X65) (14)2.2.2堆焊材料(ERNiCrMo-3) (15)2.3实验设备 (15)2.4实验过程 (17)2.4.1基材表面处理 (17)2.4.2堆焊工艺 (18)2.4.3实验方法 (18)第3章堆焊工艺方法对堆焊层组织和性能的影响 (20)3.1堆焊工艺方法对堆焊层厚度的影响 (20)3.2堆焊工艺方法对堆焊层宏观形貌的影响 (20)3.3堆焊层的XRD分析 (21)3.4扫描电镜分析 (22)3.5堆焊工艺方法对堆焊接头剖面显微硬度的影响 (26)3.6堆焊工艺方法对极化曲线的影响 (27)第4章堆焊线能量对堆焊层组织和性能的影响 (29)4.1等离子堆焊线能量对堆焊层厚度的影响 (29)4.2堆焊线能量对试样组织的影响 (30)4.2.1堆焊线能量对母材组织的影响 (30)4.2.2等离子堆焊线能量对堆焊层组织的影响 (31)4.3堆焊线能量对堆焊层硬度的影响 (32)4.4堆焊线能量对堆焊层电化学性能的影响 (33)4.4.1极化曲线分析 (33)4.4.2交流阻抗分析 (34)4.5堆焊线能量对堆焊层氢致开裂（HIC）的影响 (35)第5章结论 (37)参考文献 (38)致谢 (40)第1章前言1.1研究背景和意义随着石油化工工业的迅速发展，处于高压、高温以及在腐蚀条件下操作的设备越来越多，并有向大型化、高参数发展的趋势，不锈钢生产这类设备是首选材料。
热处理对镍基高温合金组织和性能的影响
沈阳工业大学硕士学位论文热处理对镍基高温合金组织和性能的影响姓名：郭永安申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：于宝义;肖旋20070305沈阳工业大学硕士学位论文合金样品在箱式炉中分别进行热处理，热处理制度为：ａ）、分别在１１００，１１２０，１１４０，１１６０，１１８０，１２００℃固溶保温２ｈ，然后空冷到室温；ｂ）、在１１２０℃固溶处理ｌ，２，３，４ｈ然后空冷到室温；∞、在１１２０。
Ｃ固溶保温２ｈ，然后分别以空冷、炉冷和水淬的方式冷却：ｍ、在１１２０。
Ｃ固溶处理２ｈ，空冷至室温，然后在１０５０。
Ｃ高温时效２ｈ，空冷至室温；ｅ）、ａ）、ｂ）、ｃ）和ｄ）处理后，加上８５０。
Ｃ时效２４ｈ，空冷至室温。
金相样品腐蚀液为２０９ＣｕＳ０４＋５０ｍｌＨＣＩ＋１００ｍｌＨ２０。
利用ＪＳＭ．６０３１场发射扫描电镜观察Ｙ’相形貌，采用图象分析软件测量Ｙ’沉淀相的平均尺寸。
并在ＨＲｌ５０洛氏硬度计上测试其洛氏硬度。
２．２固溶温度的影响２．２．Ｉ固溶温度对组织的影响Ｋ４４５合金铸态条件下枝晶干Ｙ’相呈立方体形貌，枝晶间Ｙ’相租大且形状不规则（图２．１ａ、ｂ所示）。
在枝晶间和晶界含有少量的Ｙ／Ｙ’共晶和块状碳化物（图２．１ｅ所示）。
这是因为在凝固过程中首先形成枝晶干的单相固溶体，同时，Ａｌ和Ｔｉ等元素向枝晶问液相富集，使剩余液相中的溶质浓度达到共晶点，生成Ｙ＋Ｙ’共晶。
二次Ｙ’相都是图２．１Ｋ４４５合金的铸态组织Ｆｉｇ．２．１皿ｅｍｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＫ４４５ａｓｃａｓｔａ）枝晶干ｙ’形貌”枝晶间Ｙ’形貌ｃ）枝晶问Ｙ／Ｙ’共晶和ＭＣ型碳化物由过饱和Ｙ固熔体析出的，由于枝晶问富含Ａｌ、Ｔｉ等Ｙ’相形成元素，造成枝晶间处Ｙ相的过饱和浓度较大，增加了Ｙ７相长大的驱动力，造成枝晶间的ｙ’相尺寸较大。
合金经１１００．１２００℃固溶处理后的Ｙ’相形态如图２．２所示。
由图可以看出随着固溶温度的提高，二次Ｙ’尺寸由１１００℃时的４２０ｈｍ增大到１１４０℃时的４９０ｈｍ，当固溶热处理对镍基高温合金组织和性能的影响幽２．２削溶揣度对￥’相彤貌的影响Ｆｉｇ．２．２ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＹ’ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓａ）１１００℃ｄｅｎｄｒｉｔｅｂ）１１２０℃ｄｅｎｄｒｉｔｅｃ）１１４０℃ｄｅｎｄｎｔｅｄ）１１６０＂０ｄｅｎｄｒｉｔｅｅ）１１８０。
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重熔处理过程对镍基合金组织变化的影响
【摘要】采用超音速大气等离子喷涂方法，在Q235A钢基体上制备了NiCrBSi涂层，并对涂层进行氧-乙炔火焰重熔处理。
利用扫描电子显微镜对重熔前后的涂层进行微观结构分析，并采用X射线衍射方法研究其相组成。
发现重熔处理后涂层中缺陷减少，形成Cr7C3、CrB、Cr2B等弥散分布于γ-Ni的硬质相，提高了涂层的显微硬度和耐磨损性能。
【关键词】NiCrBSi；重熔处理；硬质相
0 前言
磨损是最常见的材料失效形式之一，它所造成的经济损失是十分严重的。
为了增加材料的耐磨性能，提高使用寿命，利用热喷涂技术，在工件表面喷涂一层硬度高耐磨损性能好的合金涂层是一种常用的方法。
许多研究表明，喷熔涂层的耐磨损性能取决于零件磨损工况及喷熔涂层的显微组织结构等因素，而喷熔涂层的组织结构一方面与所选择的自熔合金粉末有关，另一方面与使用的喷熔工艺方法和参数有很大的关系[1]。
镍基自熔性合金（NiCrBSi）具有较好的力学性能和耐蚀性，形成的NiCr、Cr2B、Cr5B3、CrB及一些碳化物有助于提高结合强度和硬度[2-3]。
涂层的制备方法也有很多种，常见的有激光熔覆、火焰喷涂、等离子喷涂、高频感应熔覆、喷焊等等[4-7]。
其中等离子喷涂方法使用较为普遍，其参数调整方便灵活，沉积效率高，在耐磨耐蚀涂层制备方面应用广泛。
本文主要探讨利用超音速等离子喷涂技术制备NiCrBSi合金涂层，并对喷涂后的涂层进行火焰重熔处理，之后对涂层的显微组织进行检测分析，了解其微观结构变化对机械性能的影响。
1 试验方法
所选用基体材料为碳素结构钢
Q235A，试样尺寸为80×40×5mm，表面经喷砂处理后粗糙度达到Ra=3.2μm，并用丙酮清洗。
喷涂材料选用NiCrBSi合金粉末，粒子尺寸在50-150μm，形貌为球状，见图1。
图1 NiCrBSi合金粉末形貌
NiCrBSi合金粉末中各元素成分（wt%）如下：B，3.3%；C，0.8%；Cr，16%；Fe，10.8%；Si，4%；Ni，其余。
沉积涂层使用美国普莱克斯生产的超音速等离子喷涂设备，等离子枪为SG-100型。
喷涂前利用等离子焰流对基体进行预热处理，喷涂工艺参数为：电压38V；电流500A；氩气40psi；氢气10psi；喷涂距离110mm。
涂层的厚度约
0.4mm。
喷涂后的涂层经氧-乙炔火焰重熔后，制备金相试样，用5%的硝酸酒精对界面和涂层部分进行腐蚀，使用扫描电镜观察涂层的微观结构，能量色散谱（EDS）分析涂层的成分，X射线衍射仪的Cu靶Kα线进行相结构研究。
用显微硬度仪分析横截面的显微硬度，测试点选取10个，取平均值，载荷砝码为100g。
利用滑动摩擦磨损试验机进行磨损试验15分钟，并用扫描电镜观察磨损区域的表面形貌。
2 试验结果与分析
2.1 涂层的相结构与微观形貌
从对等离子喷涂后的NiCrBSi涂层进行衍射的结果中可以看出，其构成相较为单一，与激光熔覆或喷焊所获得的复杂相不同，主要为γ-（Ni，Fe）。
大气等离子喷涂后的NiCrBSi涂层形貌，具有典型的热喷涂涂层结构特征，主要是由扁平化的粒子组成，其间夹杂熔化不完全的颗粒，存在部分孔隙。
图2为扫描电镜下的NiCrBSi涂层断面形貌，呈韧性断裂。
可以观察到细小的未熔化粒子。
由于超音速等离子喷涂速度较快，粉末送入后，个别粒子来不及熔化便沉积在涂层中，但大部分的熔化粒子撞击基体后，形成扁条状组织。
图2 扫描电镜下的NiCrBSi涂层断面形貌
选取涂层中的白点密集区域进行能谱分析，结果表明其主要成分为Ni，质量百分比为47.8%，其余物质则由Si、Cr、Fe、C和O组成。
图3为经氧-乙炔火焰重熔后的NiCrBSi涂层，可以发现涂层结构产生变化，元素富集形成枝晶状组织，原有的缺陷基本消失。
火焰重熔处理对于整个涂层来说，使各种合金元素相互扩散，形成Cr7C3、CrB、Cr2B等弥散分布于γ-Ni（主要是Ni-Cr）的硬质相。
一般来说，Cr7C3维氏硬度可以达到1450HV，而CrB 可达1300HV。
经过重熔处理，由于加热充分和元素的扩散效应明显，涂层与基体能够形成冶金结合，较之等离子喷涂形成的主要是机械结合的涂层，其结合强度大幅提高。
图3 重熔后的NiCrBSi涂层组织
2.2 硬度测试对重熔前后的NiCrBSi涂层进行显微硬度分析，通过对比多组数据可以发现，等离子喷涂涂层维氏硬度约为250HV，而重熔后可达400HV。
这与重熔后硬质相弥散分布，缺陷减少有很大关系。
2.3 摩擦磨损试验
通过对重熔前后NiCrBSi涂层进行摩擦磨损试验比较可以发现，火焰重熔后的涂层犁沟深度变浅，耐磨性能明显增强。
这是由于重熔后硬质相数量增多且为弥散分布。
3 结论
3.1 利用超音速大气等离子喷涂技术成功制备了NiCrBSi涂层，其构成相较为单一，主要为γ-（Ni，Fe）。
但夹杂熔化不完全的颗粒，存在部分孔隙。
3.2 经火焰重熔处理使各种合金元素相互扩散，形成Cr7C3，CrB，Cr2B等弥散分布于γ-Ni（主要是Ni-Cr）的硬质相。
且涂层与基体能够形成冶金结合，结合强度大幅提高。
3.3 重熔后硬质相弥散分布，缺陷减少，涂层维氏硬度可达400HV。
3.4 重熔后的涂层耐磨损性能明显提高，元素扩散迁移，细小的硬质颗粒及较低的孔隙率等因素对涂层耐磨性提高起到关键作用。
【参考文献】
[1]陈茂军，石凯.火焰喷熔Ni60合金涂层耐磨粒磨损性能的研究[J].热加工工艺，2007（36）：51-53.
[2]贺定勇，赵力东. 微束等离子喷涂NiCrBSi涂层[J].焊接学报，2007（7）：45-48.
[3]孙波，李长久，白勇峰. 喷涂工艺参数对NiCrBSi涂层显微组织和性能的影响[J].材料保护，2001（11）：30-32.
[4]孙荣禄，吕伟鑫，杨贤金. 激光熔覆TiC_NiCrBSi金属陶瓷涂层中TiC相的形态及分布特征[J].硅酸盐学报，2005（12）：1448-1452.
[5]赵卫民，王勇. 热处理中NiCrBSi超音速火焰喷涂层的组织转变[J].材料热处理学报，2008（5）：173-176.
[6]程国东，王引真，王宝阳，冯涛. 抽油杆用钢高频感应熔覆NiCrBSi-RE 涂层组织与性能研究[J].表面技术，2009（2）：42-45.
[7]王戬，王璞玉，姜子实，田文怀，张立宁. NiCrBSi粉末火焰喷焊钢管的抗拉强度研究[J].功能材料，2012（12）：1524-1527.。