3.1　Ni15A/Ti复合等离子熔覆层

3.1.1　熔覆材料选择原则

熔覆粉末选用Ni15A合金粉末（质量分数分别为：Fe 2.4%，B 1.4%，Si 1.6%，C 0.1%，Ni余量）和纯Ti粉末。为防止熔覆过程中粉末不均匀和成分偏析，采用球磨机对混合粉末进行机械混合1h。选用Ni15A合金粉末是由于粉末中的B、Si等具有强烈脱氧和造渣能力，可以优先与熔覆粉末过程中的氧反应，生成低熔点的硅硼酸盐浮在熔覆层表面，减少了熔覆层内的氧化和夹渣，提高了涂层质量。同时Ni基合金中的Ni在一定温度区间可以和基体中的Fe无限固溶，使涂层与基体达到冶金结合。选用Ti合金粉末，是由于Ti粉末可以和Ni反应生成TiNi和Ni₃Ti。TiNi是具有高韧性的耐磨材料，Ni₃Ti属于金属化合物。其中，Ni₃Ti具有六方晶系D024型晶体结构，在Ni基合金中是析出强化相，可以提高涂层的耐磨性。粉末中的Ti同时可以与送粉气和保护气中的N₂生成TiN相。TiN属于陶瓷相，具有高的硬度和强度，可以在熔覆层内提高熔覆层的强度和硬度，从而提高涂层的耐磨性。

图3.1是Ni15A等离子熔覆粉末的扫描电子显微镜（SEM）照片。可以看到，粉末粒度分布均匀，约为80～100μm，粉末微观外形圆润，宏观观测粉末流动性较好。

图3.1　镍基Ni15A等离子熔覆合金粉末SEM图

基体材料选用FV520B不锈钢，不锈钢成分如表3.1所示。FV520B不锈钢是一种新型马氏体强化沉淀硬化不锈钢，具有强度高、韧性好及耐蚀性好的优点，主要应用于齿轮、螺栓、轴、轮盘和叶片。熔覆前基体用丙酮进行超声波清洗，去除表面的污染物，对清洗后的基体进行熔覆。熔覆后对样品进行切割，然后用砂纸磨平，抛光，干燥，具体处理过程如图3.2所示。

表3.1　FV520B不锈钢成分单位：%

图3.2　标准样品制备流程