1.4　等离子熔覆材料

1.4.1　等离子熔覆合金粉末材料的选择原则

在选用熔覆层材料时，除提高熔覆层的使用性能外，还要考虑熔覆层材料的熔覆特性，应与基体材料的热膨胀系数、熔点等热物理参数具有良好的匹配关系，特别是要能改善抗热疲劳性能。一般来说，熔覆层与基体材料应考虑以下设计原则：

①首先熔覆层材料应满足特定工作条件下所需要的特殊使用性能要求，如厚熔覆层，耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性能等。

②等离子熔覆层材料与基体材料的界面结合匹配关系，如熔覆层与基体的热膨胀系数、相互之间的润湿性、基体熔覆层之间的抗开裂能力以及熔覆层材料在熔覆过程中本身的抗开裂能力等都会对熔覆层的结合强度和抗热震性能产生重要影响。有研究认为，为防止熔覆层开裂和剥落，熔覆层和基体热膨胀系数应满足同一性原则，即两者应尽可能接近。考虑到等离子熔覆工艺的特点，基体材料和熔覆层的加热和冷却过程不同步，熔覆层的热膨胀系数在一定范围内越小，熔覆层对开裂越不敏感。

③熔覆层材料设计关键内容之一的材料界面的宏观和微观行为，一直都是材料科学界十分感兴趣的研究对象，是国内外有关学科研究的热点和前沿。等离子熔覆层与基体之间的冶金结合强度、稀释率以及熔覆层开裂等问题都与界面行为紧密相关。等离子熔覆界面研究是整个技术中的关键与核心课题，对丰富和完善与之相关的晶界理论、固态相变理论、非平衡状态理论以及结构性能关系理论具有深远的学术意义。

④对于粉末等离子熔覆而言，合金粉末应具有良好的固态流动性。粉末的流动性与粉末的形状、粒度分布、表面状态及粉末的湿度等因素有关。等离子熔覆时一般使用普通粒度粉末或粗粉末，粒度范围为50～200μm，以圆球颗粒为宜。

⑤合金粉末对基体材料应具有良好的润湿性，以得到平整光滑的熔覆层。

⑥合金粉末应有良好的造渣、除气和隔气性能，以防止产生夹渣、气孔及氧化等缺陷。

⑦合金粉末的熔点不宜太高，粉末熔点越低越易控制熔覆层的稀释率且液态流动性越好，越有利于获得良好的熔覆层。