纯铝基体氩弧熔覆Fe及Ni的表面层组织与性能

【摘要】铝及铝合金材料具有高比强度、导电与导热性能优良等很多优异的性能，但是其硬度低，耐磨性差使其常发生磨损破坏，通过表面工程技术处理可以改善其表面性能。氩弧熔覆是一种表面强化技术，是在基体材料表面添加强化材料，获得所需特殊性能。本文采用预敷粉末及同步送粉两种方法，在纯铝基体表面氩弧熔覆Fe及Ni粉末，制备与基体呈冶金结合的表面层，通过改变电弧电流和电弧行走速度，研究氩弧熔覆工艺参数对熔覆层微观组织及耐磨性的影响。氩弧熔覆Fe粉及Ni粉时，随着电弧电流的增大，获得的熔覆层厚度与宽度逐渐增加；随着电弧行走速度的增加，获得的熔覆层厚度逐渐变浅，宽度逐渐变窄。改变电弧电流或电弧行走速度可获得亚共晶、共晶及过共晶熔覆层，亚共晶组织由α-Al相和共晶FeAl3+α-Al或NiAl3+α-Al组成；共晶组织由FeAl3+α-Al或NiAl3+α-Al组成；过共晶组织由初晶FeAl3相或NiAl3相及FeAl3+α-Al或NiAl3+α-Al共晶物组成。熔覆层为过共晶时，获得的FeAl3相有粗大的长条状、针状和花朵状。获得的NiAl3相主要呈条状和颗粒状。随着Fe及Ni的熔入，纯铝基体表面层的显微硬度及耐磨性得到了很大改善。预敷Fe粉时，随着电弧电流的增加，显微硬度值先增大后降低，200A时最大显微硬度值为477.8HV，熔覆层表面的相对耐磨性先增大后降低，相对耐磨性最大为3.0，摩擦系数先降低后增大。同步送Fe粉时，随着电弧电流的增加，熔覆层表面显微硬度逐渐降低，相对耐磨性也逐渐降低，摩擦系数逐渐增加，最大显微硬度值为123.8HV，最大相对耐磨性为1.57。随着电弧行走速度的增加，熔覆层显微硬度和相对耐磨性先降低后增加，摩擦系数逐渐增大。同步送Ni粉时，随着电弧电流的增加，熔覆层显微硬度和相对耐磨性逐渐下降，摩擦系数逐渐增大，最大显微硬度为137HV。随着电弧行走速度的增加，相对耐磨性先增加后降低，摩擦系数先减小后增大，熔覆层显微硬度值最大为230HV，最大相对耐磨性为1.47。
【作者】王德超；
【导师】任振安；刘国山；
【作者基本信息】吉林大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】氩弧熔覆；表面层；纯铝；微观结构；耐磨性；

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