钢表面等离子弧复合熔覆工艺研究(4)
1.3.3 激光合成
激光合成Fe3Al基金属间化合物涂层是将Al、Fe等原料涂覆在基体表面，通过激光束加热的方法原位合成Fe3Al涂层。激光原位合成法不仅避免了Al等易氧化元索在高温过程中被灼烧而引起的性能缺陷，还可以制备成分呈梯度变化的复合涂层。单位面积上获得的光束能量是影响涂层组成相和显微组织的重要因素，比能量过大或过小均不利于获得理想的熔覆层组织。单际国将100-200目、纯度(质量分数)为99.95％的A1粉预涂在45号钢试样表面，采用光束合金化表面合成Fe3Al基金属间化合物涂层。当比能量为1.042时，涂层的主要成分为a-Fe固溶体、Fe3A和Fe3AlC0.5，且在表面垂直方向发生组织分层现象，表层为FeAl+Fe3Al C0.5层，第二层为Fe3Al + Fe3Al C0.5层，无富铝相η相(Fe2Al15)、ζ相(FeAl3)存在。张来启利用激光在45号钢表面原位合成Fe3Al金属间化合物涂层。实验表明，选取合适的比能量可获得与基体结合良好的Fe3Al涂层。涂层的最高硬度为639Hv0.2，远高于基体的硬度值(210Hv0.2)。激光原位合成Fe3Al金属间化合物具有工艺过程简单、成本低的特点，但该技术尚处于探索性研究阶段，尽管通过调整熔覆功率和预置厚度，加强熔覆前的预热以及熔覆后的退火处理，裂纹现象得到一定改善，但目前的工艺仍无法避免裂纹出现，有待进一步研究[2]。
1.4 课题主要内容
本文通过等离子弧熔覆在Q235钢表面原位合成金属间化合物Fe3Al。主要的研究内容：探索熔覆工艺：电流，速度和摆幅对铁粉和铝粉等混合粉末等离子弧熔覆，在此基础上研究不同熔覆工艺对熔覆层成行以及对熔覆层组织和成分的影响，研究熔覆层的结合机制问题以及不同工艺对熔覆层硬度的影响。
2 实验材料和过程
2.1 试验材料与设备
2.1.1 试样描述
本课题要求采用铁,铝等粉末在Q235钢表面制备金属间化合物熔覆层以达到增强基体耐磨性的要求。
采用的钢板为的普通Q235钢，试板为200×100×8mm 的钢板, 钢板表面用磨砂轮进行除锈处理，除锈后用丙酮清洗。Q235钢板具体成分见表2-1。
表2-1 Q235钢化学成分参数（wt%）
Q235 C Si Mn Fe 组织
0.17 0.27 0.505 余量 F+P
2.1.2 试验设备
等离子弧熔覆设备为焊机，熔覆变位机和熔覆机器人组成。采用摆动熔覆工艺在机械手的摆动下在Q235钢板表面熔覆Fe3Al金属间化合物。设备如图2-1。焊机参数如表2-2所示。