鈮元素對等離子堆焊鎳基合金組織與性能的影響.pdf

1、耐磨材料在石油、化工、核電及采礦等行業(yè)中得到快速發(fā)展，性能改進(jìn)的需求也隨之而來。Ni-Cr-B-Si系鎳基合金由于其熔點低，流動性好，具有良好的耐蝕、耐磨、耐熱和抗氧化等綜合性能，成為比較理想的耐磨合金。等離子堆焊(PTAW)技術(shù)由于具有母材稀釋率低、堆焊層致密無缺陷及冶金結(jié)合性好等優(yōu)點已經(jīng)廣泛應(yīng)用在耐磨合金的堆焊強(qiáng)化中。
　　本文采用等離子堆焊技術(shù)在304L不銹鋼表面堆焊鎳基合金及加入鈮粉的復(fù)合鎳基合金，利用金相顯微鏡、掃描電鏡

2、、電子探針、XRD衍射儀、熒光光譜分析儀、顯微硬度計以及磨損試驗機(jī)等設(shè)備，研究焊接電流，鈮粉含量等對不同鎳基合金堆焊層組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度及耐磨性能的影響。
　　結(jié)果表明，通過衍射圖譜及能譜分析，可知Nb/Ni40和Nb/Ni60復(fù)合合金粉末堆焊層中均出現(xiàn)了NbC相，證明在等離子堆焊過程中，NbC強(qiáng)化相可以由摻雜的Nb粉和鎳基合金粉末中的C元素反應(yīng)合成。Nb的加入量為2.5wt％時，NbC相成型性不好;加入量為5wt％時，NbC相成

3、型性良好;當(dāng)加入量超過10wt％時，多余的Nb元素擴(kuò)散到共晶組織中性能多元共晶化合物。
　　在等離子堆焊復(fù)合合金過程中，焊接電流顯著影響著基材的稀釋率及堆焊層的厚度，電流過低使堆焊層過薄，電流過高使稀釋率增加，導(dǎo)致堆焊層中鐵元素過多，影響堆焊層性能。
　　在Ni40合金粉末中加入不同含量的Nb粉后，堆焊層組織出現(xiàn)了明顯變化，隨著加入量的增加，鉻化物由基本形態(tài)變成針片狀（2.5wt％），小花狀(5wt％)，條狀（10wt％）和

4、網(wǎng)狀(15wt％)，樹枝晶趨于細(xì)化，體積分?jǐn)?shù)呈增加趨勢，分布在晶間的鉻化物數(shù)量也在減少。通過分析比較，發(fā)現(xiàn)在140A電流下，加入5wt％Nb粉所得的堆焊層性能最好。
　　在Ni60合金粉末加入不同含量的Nb粉后，堆焊層組織也發(fā)生了明顯改變，隨著Nb粉的不斷加入，鉻化物由基本形態(tài)變成板條狀、塊狀和小花狀(2.5wt％)，板條狀、針狀和小花狀（5wt％），麥穗狀（10wt％）和羽毛狀（15wt％）。通過分析比較，堆焊電流為140A時，