摘 要

本文采用微束等离子弧焊接（MPAW）在Q235钢板表面熔敷一层Fe65合金粉末。通过改变机械手行进速度、离子气流量和送粉量，利用LHM-50逆变式脉冲等离子焊机完成实验，并将九组实验结果进行比较。

主要研究内容：用XQ-1型金相镶嵌机对经过电火花线切割的试样进行镶嵌、观察焊缝成形（熔深与熔宽）与工艺参数间的关系、在金相显微镜下观察微束等离子弧焊接熔敷层的金相组织及结晶形态、利用电子探针对焊缝的材料成分进行测试，最后采用数显显微硬度计对熔敷材料的硬度进行测量。

研究结果表明：在固定焊接电流为30A，等离子弧喷嘴与工件间距离为9mm，保护气流量为9L/min的情况下，选择的最佳微束等离子弧堆焊工艺参数为：机械手行进速度0.75mm/s、送粉量15g/min、离子气流量0.8L/min。

本文的特色：通过对微束等离子弧堆焊Fe65合金粉末的工艺参数研究，使得Fe65合金粉末的价值得以充分发挥，得到冶金结合度好、强度高、组织较好的堆焊层，为实际应用做好准备。

关键词：微束等离子弧堆焊；Fe65合金粉末；MPAW工艺参数；微观组织；硬度

Abstract

In this article ,we use the Micro Plasma Arc Welding (MPAW) to deposit a layer of Fe 65 alloy powder on the surface of Q235 steel plate.Using the LHM-50 inverter pulse plasma welding machine to complete the experiment and compared of the different result by changing the speed of the mechanical hand, the flow of ions and powder feeding.

Main research contents: using the XQ-1 metallographic mosaic machine to inlay the specimen of the electric spark wire cutting, observing the relationship between the formation of weld (weld penetration and weld width) and the process parameters, observing the microstructure and crystal morphology of the deposited layer of micro plasma arc welding under the optical microscope, testing the material composition of the weld by using electron probe, finally, the hardness of the deposited materials was measured by digital display micro hardness tester.

The results of the study show that： under the condition of the fixed welding current is30A , the distance between the plasma arc nozzle and the work piece is 9mm ，and protective gas flow is 9L/min, the optimal micro plasma arc welding process parameters are ：the speed of the mechanical hand is 0.75mm/s, the flow of ions is 15g/min, the powder feeding is 0.8L/min.

Characteristics of this article: Study on the technological parameters of Micro Plasma Arc Welding deposit Fe 65 alloy powder. Try our best to fully play the value of Fe65 alloy powder, getting the good metallurgical combination, high strength and better microstructure of the surfacing layer. On the other hand, well prepared for practical application.

Key Words：Micro Plasma Arc Welding；Fe65 alloy powder；MPAW process parameters；Microstructure；hardness

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 材料表面处理技术 1

1.1.2 Fe65粉末表面覆层的市场需求和应用价值 2

1.2 研究现状 2

1.3 研究内容和目的意义 3

第2章 实验材料及方法 4

2.1 微束等离子弧堆焊原理与方法 4

2.1.1 微束等离子弧堆焊原理 4

2.1.2微束等离子弧堆焊设备 5

2.1.3 微束等离子弧堆焊工艺特点 6

2.1.4 微束等离子弧熔敷层的制备 6

2.2 实验材料 7

2.3 金相试样的制备与显微组织观察 8

2.4 显微硬度的测试 9

2.5 电子探针成分测试分析 9

第3章 微束等离子弧熔敷层样品的分析研究 11

3.1 微束等离子弧堆焊样品焊缝成形性分析 11

3.2 微束等离子弧堆焊样品显微组织特征分析 12

3.3 焊缝显微组织的微区成分测试结果分析 17

3.4 微束等离子弧堆焊样品硬度测试分析 19

3.5 本章小结 20

第4章 微束等离子弧堆焊Fe65粉末综合分析与讨论 22

第5章 结论与展望 23

5.1 结论 23

5.2 展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第1章 绪论

随着冶金、电力、石化航空发动机以及其它先进技术的高速发展，各种关键零部件需要在更严酷的摩擦磨损和高温腐蚀环境中工作^[1]。会对材料表面产生不可逆转的磨损和腐蚀。磨损作为材料表面的主要失效形式之一，不仅会影响产品的综合性能和使用寿命，也会造成巨大的经济损失，产生极大的安全隐患。据调查研究表明，在世界范围内用于机械行业的能量，有大约三分之一为材料间的磨擦。由于磨损使机械零部件失效的约占零部件总量的百分之七十^[2]。所以，如何提高材料表面的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性和耐热冲击性能一直是人们关注的重点。

1.1 研究背景