等离子弧复合熔覆层成分与性能研究(4)
等离子弧束表面强化的研究滞后于激光，目前等离子弧束表面强化研究的发展趋势几乎在复制激光的发展历程: 淬火熔覆合金化，其中等离子弧束表面淬火熔覆的技术成果发布及文献日渐增加,T．Miyazaki对微束等离子弧弧45钢表面淬火、低碳钢AISI10表面合金化强化进行了探索性研究[11]；浙江大学严密等研究了钢表面熔凝淬火[12]。李惠琪等对等离子弧束表面冶金技术及设备进行了深入的研究[113]，并有部分成果已工业化，如山东科技大学开发的等离子弧束表面冶金耐磨强化刮板机溜槽镐型截齿的技术已用于煤矿采掘[14]。等离子弧束表面合金化技术成果及文献鲜见发表。
与激光合金化相同，等离子弧束表层合金化可以使工件表层获得超越工件基体的耐磨损、耐腐蚀、耐热、强韧化等性能，且等离子弧束相比较于激光有如下优势: 能量利用效率高、设备投资小、运行成本低、工艺性强、机动灵活、加工效率高( 输出功率绝对值可远大于激光) 等，因而具有更为广泛深入的工程应用研究价值。
1.4 Fe3AI金属间化合物及强化元素对熔覆层性能的影响
1.4.1 Fe3Al金属间化合物
上个世纪首先由英国冶金学家提出“金属间化合物”这一概念，并将其与一般化合物区分开来。金属间化合物是指由两个或更多的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性的化合物。vlilasr9l91提出发现的25000种金属间化合物的资料[15]。金属间化合物材料则以相图中间部分的有序金属间化合物为基体，与传统的材料相比有其特点及特殊规律。
以Fe3Al和FeAl为代表的Fe-Al金属间化合物具有比常见不锈钢、耐热钢和高温合金优异的高温氧化和硫化腐蚀抗力，良好的高温强度和加工硬化能力，并且不含或少含贵重战略性金属元素，因此特别适合制做在高温O-S混合气氛下服役的结构部件，在能源、动力、化工、航空、航天和机械等领域内具有广阔的应用前景[16]。早在20世纪30年代，Fe-Al金属间化合物就因其独特的性能特点引起了人们浓厚的兴趣，然而Fe-Al金属间化合物室温拉伸延伸率只有2%~3%，远低于不锈钢、耐热钢等常用高温结构材料，并且可加工性能差，阻碍了其作为高温结构材料在工业生产中的大规
模应用[17.18]。
20世纪80~90年代，以美国橡树岭国家实验室为代表的国内外研究机构对Fe-Al金属间化合物室温脆性本质和室温塑性的提高开展了大量深入的研究，取得了一定的研究成果[19]。进入21世纪，Fe-Al金属间化合物的研究涌现出一些新的研究动向：一方面，随着纳米材料制备技术的进步，世界各国纷纷掀起了制备纳米Fe-Al金属间化合物提高其室温塑性的热潮；另一方面，为回避Fe-Al金属间化合物可加工性差的缺点，发挥其优异的耐蚀性能，Fe-Al金属间化合物耐磨耐蚀涂层的研究引起了人们的极大关注；另外，为取其利避其害，人们尝试把Fe-Al金属间化合物应用于一些对材料拉伸塑性要求较低的领域，诸如把其制成多孔材料用于高温气体净化装置，同样取得了可喜的研究进展。
1.4.2 强化元素对熔覆层性能的影响
Fe-Al金属间化合物具有优异的腐蚀抗力和加工硬化能力，因此高温耐磨材料曾是Fe-Al金属间化合物的发展方向之一。然而由于Fe-Al金属间化合物可加工性较差，并且初始硬度较低，其作为高温耐磨耐蚀材料的研究一直未取得突破性进展[20]。近年来，人们发现采用表面技术在关键基体材料表面沉积Fe-Al金属间化合物涂层，不仅能够解决其可加工性差的难题，而且易于通过组织结构细化提高涂层的初始硬度，因此采用表面技术制备Fe-Al金属间化合物涂层是实现其作为实用高温耐磨耐蚀材料的有效途径。
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