1 绪论 1
1.1 应用背景 1
1.2 等离子体特性及其应用 2
1.2.1 等离子发展简史 2
1.2.2 等离子体的概念 3
1.2.3 等离子体的特性 4
1.2.4 等离子体的分类 6
1.2.5 等离子体的分类 7
1.3 等离子体在材料中的应用 10
1.3.1 等离子弧切割 10
1.3.2 等离子弧焊接 11
1.3.3 等离子弧表面淬火 11
1.3.4 等离子弧喷涂 12
1.3.5 等离子技术在溅射镀膜中的应用 12
参考文献 14
2 等离子束表面冶金设备研究 15
2.1 等离子束表面冶金技术的基本原理 15
2.1.1 等离子束表面冶金工艺属性 16
2.1.2 等离子束表面冶金快速凝固特征属性 19
2.1.3 等离子束表面冶金工艺参数的选择 20
2.2 等离子束表面冶金设备 20
2.2.1 等离子束表面冶金设备中电源的选择 21
2.2.2 等离子炬的研究 23
2.2.3 送粉器的研究 26
参考文献 27
3 等离子束表面冶金硬面材料涂层合金设计 29
3.1 等离子束表面冶金硬面材料粉末的研究概况 29
3.1.1 自熔合金粉末 29
3.1.2 复合粉末 30
3.1.3 等离子束表面冶金与热喷涂用合金粉末性能的异同 30
3.1.4 铁基合金粉末研究现状 31
3.1.5 等离子束表面冶金涂层缺陷及防止 33
3.2 等离子束表面冶金涂层合金设计 33
3.2.1 采煤机截齿失效分析 34
3.2.2 等离子束表面冶金铁基稀土涂层合金设计 37
3.2.3 等离子束表面冶金铁基稀土涂层合金试验编号 40
参考文献 40
4 等离子束表面冶金工艺研究 43
4.1 等离子束表面冶金工艺优化 43
4.1.1 喷嘴直径的确定 43
4.1.2 同步送粉速度、保护气流量的确定 45
4.1.3 等离子束功率的确定 46
4.1.4 扫描速度的确定 48
4.1.5 工艺参数的确定 50
4.2 搭接对表面冶金涂层的影响 50
4.2.1 搭接率对表面成型的影响 50
4.2.2 搭接对涂层组织性能的影响 53
5 等离子束表面冶金机理研究 55
5.1 等离子束表面冶金中熔体对流运动及影响因素 55
5.1.1 等离子束表面冶金熔池流动特征 55
5.1.2 等离子束表面冶金熔池表面特征 59
5.1.3 表面冶金涂层内合金元素的分布 59
5.2 等离子束表面冶金温度场模型的研究 62
5.2.1 热源模型的选择 62
5.2.2 熔池形态的数学描述 64
5.2.3 材料物理性能参数 65
5.2.4 ANSYS有限元模型的建立 66
5.2.5 计算结果与分析 67
5.3 合金粉末与等离子束、基体的相互作用 71
5.3.1 合金粉末与等离子束相互作用 71
5.3.2 合金粉末与基体相互作用 73
参考文献 74
6 等离子束表面冶金铁基涂层形貌及其组织特征 76
6.1 等离子束表面冶金铁基涂层形貌 76
6.2 等离子束表面冶金铁基涂层凝固过程分析 78
6.2.1 动态凝固过程分析 78
6.2.2 涂层结晶过程分析 79
6.3 FeCrCNiBSi等离子束表面冶金涂层组织特征 83
6.3.1 FeCrCNiBSi表面冶金涂层形貌 83
6.3.2 FeCrCNiBSi表面冶金涂层界面组织特征 84
6.3.3 FeCrCNiBSi表面冶金涂层稀释率 86
6.3.4 FeCrCNiBSi表面冶金涂层微观组织 87
6.3.5 FeCrCNiBSi表面冶金涂层TEM研究 90
参考文献 91
7 等离子束表面冶金铁基稀土涂层组织特征 92
7.1 稀土在等离子束表面冶金中热力学研究 92
7.1.1 稀土氧化物被［Si］、［C］还原的可能性验证 92
7.1.2 稀土氧化物脱氧、脱硫行为的热力学分析 94
7.2 等离子束表面冶金铁基稀土涂层组织形貌 94
7.2.1 涂层宏观形貌 94
7.2.2 涂层显微组织 95
7.2.3 涂层物相分析与元素分布 99
7.3 稀土机理分析 100
7.3.1 稀土对表面冶金涂层的细化作用 100
7.3.2 稀土对夹杂物的净化作用 100
7.3.3 稀土对裂纹的抑制作用 101
参考文献 101
8 等离子束表面冶金铁基涂层性能及应用研究 103
8.1 等离子束铁基表面冶金铁基涂层硬度测试 103
8.2 等离子束表面冶金铁基涂层抗腐蚀性能测试 105
8.3 等离子束表面冶金铁基涂层磨损性能测试 108
8.3.1 载荷对涂层室温耐磨性能的影响 109
8.3.2 磨损时间对涂层室温耐磨性能的影响 110
8.3.3 磨损形貌 111
8.3.4 耐磨机理分析 113
8.4 等离子束表面冶金技术在采煤机截齿上的应用研究 114
8.4.1 截齿等离子束表面冶金处理 114
8.4.2 截齿金相组织分析 114
8.4.3 截齿整体性能的改进 115
8.4.4 煤矿井下工作试验 117
参考文献 117