等离子束表面冶金(熔覆)
等离子束表面冶金中熔体的流动特征及影响
用 。由于 等离子 束 流 的 中间 温 度 比边 电导 率也 随着减 少 ， 电流 密度也 随 之减小 ， 等离子 束流相 当 于无数平 行 的 电流 所组成 ，
摘 要 ： 离子束表 面冶金 技 术是 以等 离子弧 为 热源 ， 用 同步送 粉 方 式 ， 基 体 材料 表 面获得 １层 等 采 在 均 匀致 密 、 结合 牢 固的 冶金涂 层 ， 实现涂 层 与金 属基 体 的 冶金 结合 ， 有 表 面 冶金 结合 、 分 可 调 范 围大 、 具 成
零件 ， 是一 种极 有 发展 前 途 的 金 属 表面 改 性 处 理新 技术 ［ ］ ７ 。目前 ， ＿ ８ 很多 人在 研究 等 离子 束 表 面冶 金 过 程 中熔 体 的动力 学 特 征［ 。现 在 已经 证 实 在 等离 ９ ， 。 子束表 面 冶金过 程 中存在 对 流传质 。在 等离 子束 ］ 表 面冶金 过程 中存 在 由重 力 、 度 梯度 和浓 度 梯 度 温 以及 表面 张力 引起 的 自然对 流 ， 同时 ， 等离子 束作 为 导 电体 ， 存在 由电磁搅 拌 、 还 气流 吹力 和等离 子弧 冲 击力 引起 的强 制对 流 ， 以及 在 凝 固界 面上 原 子 和分 子扩 散产 生 的结 晶流 或 其 他 的 亚 运 输 过 程 引起 的
维普资讯
等 离 子束 表面 冶金 中熔 体 的 流动 特征 及影 响
孙 玉 宗 李 惠琪 ， 洪 爱 李 惠 东 李 敏 ， 于 ， ，
（．山东 科 技 大 学 材 料 学 院 ， １ 山东 青 岛 ２ ６ １ ； ．北 京 科 技 大 学 材 料 科 学 与工 程 学 院 ， ２ １０ ８ ） ６ ５０ ２ 北 ＝ ０ ０３ －
偏析 。
等离 子 束 表 面冶 金 技术 是 以等离 子 弧 为热 源 ， 采用 同步送 粉方 式 ， 基 体 材 料 表 面获 得 一 层均 匀 在 致密 、 合 牢 固的冶 金涂 层 ， 现涂 层与金 属 基体 的 结 实
等离子束表面冶金复合材料
等离子束表面冶金复合材料技术研究[摘要] 定义了等离子束表面冶金复合材料技术特征。
研制了等离子束表面冶金设备。
对等离子束表面冶金技术和其他相近技术如等离子堆焊技术等进行了比较。
等离子束表面冶金是一种快速非平衡冶金反应过程，类似粉末冶金。
原则上可不受组成物的相溶性、熔点、密度等性质的限制，因此不需要预制合金雾化粉，可利用任意粉末的任意配比，获得通常冶金方法不能得到的（组织与）物相。
等离子束表面冶金方法效率高，操作简便，成本低，应用前景广阔。
[关键词] 等离子束；表面冶金；堆焊；非平衡相；表面强化[中图分类号] TG174 [文献表识码] A关键词致谢：作者在从事纳米材料的研究中得到国家自然科学基金委（国家自然科学基金资助课题：59001447，59321001，59431021，59771019，59471014，59431022）、国家科委（"攀登计划"：纳米材料科学）、中国科学院的资助，谨在此对上述机构表示衷心感谢。
Study on the T echnology of Composite Material Productionby Plasma-Jet Surface Metallurgy(University of Science and Technology,Beijing 100083;2 Institute of Material, Shandong University of Scienceand Technology, Tai’ an 271019;3 Central Committee of RevolutionaryCommittee of the Kuomintang, 100006）[Abstract]The technical feature of composite material productionby plasma-jet surface metallurgy is delimited.A plasma-jet surfacemetallurgical equipment is developed.The technology of plasma-jetsurface metallurgy with the else corresponding technology such as plasmabuild-up welding technique is compared.Plasma-jet surface metallurgy isa kind of rapid, non-equilibrium metallurgical process, which is similarto powder metallurgy. The process can not be restricted by consistency,melting point, density of constituents, so prealloy powders are not needed.And it can obtain some special structures and phases in random powder andrandom match. Plasma-jet surface metallurgy has such characteristics ashigh efficiency, simple operation, low cost, and has extensiveapplication prospect.[Key words] plasma jet;surface metallurgy;build-upwelding;non-equilibrium phase;surface strengthening;1 前言金属零件往往要求同时具备高硬度高耐磨耐腐蚀和高强韧性。
激光等离子熔覆技术及再利用
激光等离子熔覆技术及再利用激光等离子熔覆技术是一种先进的材料表面修复技术，它可以有效地改善金属表面的性能，并提高材料的耐磨、抗腐蚀和抗疲劳性能。
在现代制造业中，激光等离子熔覆技术已经广泛应用于航空航天、汽车、船舶等行业，成为提高产品品质和延长零部件使用寿命的重要工艺手段。
随着材料资源的日益枯竭和环境污染问题的日益严重，再利用激光等离子熔覆技术产生的废弃材料已经成为一个值得关注的问题。
本文将围绕激光等离子熔覆技术及再利用展开论述，介绍其原理、应用及再利用的相关问题。
一、激光等离子熔覆技术的原理激光等离子熔覆技术是一种利用激光和等离子喷涂材料对金属表面进行热熔修复的先进技术。
其原理是利用高能密度的激光束对金属表面进行快速加热，使其表面形成等离子状态，然后再喷涂合金粉末，最终形成一层均匀致密的合金涂层。
通过激光熔覆技术，不仅可以提高金属表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，还可以修复金属表面的缺陷和损伤，延长其使用寿命。
激光等离子熔覆技术已经成为现代制造业中不可缺少的一部分，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、石油化工等领域。
在航空航天领域，激光等离子熔覆技术被用于修复发动机叶片、涡轮叶片、航空发动机外壳等部件，提高其耐高温、抗氧化性能。
在汽车制造领域，激光等离子熔覆技术被用于修复发动机缸体、缸盖、曲轴等部件，提高其耐磨、耐热性能。
在船舶制造领域，激光等离子熔覆技术被用于修复船体、船舶推进器等部件，提高其抗腐蚀、抗海水侵蚀性能。
激光等离子熔覆技术已经成为提高产品品质和延长零部件使用寿命的重要工艺手段。
尽管激光等离子熔覆技术在金属表面修复方面取得了很大的成功，但是其产生的废弃材料也引起了人们的关注。
因为在激光熔覆过程中，一部分喷涂材料会因为无法完全熔化而产生废弃物，这些废弃物包括未完全熔化的合金粉末、冷凝的气体等，这些废弃物并非一般的金属垃圾，其中还包含着能源和资源。
如何有效地再利用激光熔覆废弃材料，不仅能够减少金属资源的浪费，还能够减少对环境的污染，是一个亟待解决的问题。
等离子熔覆成本
等离子熔覆成本1. 引言等离子熔覆是一种先进的表面处理技术，通过等离子弧放电产生的高温等离子体，将金属粉末或线材熔化喷射到基材表面，形成一层均匀、致密的熔覆层。
等离子熔覆具有熔覆层与基材结合强度高、耐磨性好、耐腐蚀性强等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、能源装备等领域。
然而，等离子熔覆技术在一定程度上受到成本的限制。
本文将详细探讨等离子熔覆成本的构成要素以及如何降低成本，以提高等离子熔覆技术的竞争力。
2. 等离子熔覆成本构成要素等离子熔覆成本主要由以下几个要素构成：2.1 原材料成本原材料成本是等离子熔覆成本的重要组成部分。
原材料包括熔覆粉末或线材，其成本取决于材料的种类、规格和市场价格。
不同的材料具有不同的价格，例如钨、钼等高性能金属的价格较高，而铁、铝等常见金属的价格较低。
为降低原材料成本，可以采取以下措施：•寻找替代材料：寻找价格更低廉的替代材料，如选择合适的合金材料，可以在一定程度上降低原材料成本。
•提高利用率：合理设计熔覆工艺，优化熔覆参数，提高原材料的利用率，减少浪费。
2.2 设备投资成本等离子熔覆设备的投资成本对整体成本有着重要的影响。
设备投资成本包括设备购买费用、设备安装费用、设备维护费用等。
等离子熔覆设备的价格较高，尤其是大型设备，需要进行维护和保养，增加了设备的运营成本。
为降低设备投资成本，可以考虑以下措施：•租赁设备：对于小规模生产企业，可以考虑租赁设备，降低设备购买费用。
•选择合适规模的设备：根据实际生产需求选择合适规模的设备，避免过度投资。
2.3 能源消耗成本等离子熔覆过程需要消耗大量的电能和气体，能源消耗成本也是等离子熔覆成本的重要组成部分。
电能消耗主要用于产生等离子弧放电，气体消耗主要用于保护等离子弧和冷却喷嘴。
为降低能源消耗成本，可以考虑以下措施：•优化工艺参数：合理选择等离子弧放电电流和电压，控制气体流量，降低能源消耗。
•使用高效设备：选择能源利用效率高的设备，如高效等离子弧发生器、气体供应系统等。
激光等离子熔覆技术及再利用
激光等离子熔覆技术及再利用
激光等离子熔覆技术（Laser Plasma Melting，LPM）是一种先进的表面处理技术，其核心是利用激光产生的等离子体将材料表面溶解，形成一层薄膜，用以增强表面硬度、耐磨、抗腐蚀性能和减少摩擦系数。
LPM技术不但可以提高材料的性能，还可以实现原有材料的再利用，具有重要的应用价值和社会效益。
LPM技术的基本原理是以高功率密度激光束为能量源，瞬间加热材料表面，产生等离子体，使材料表面迅速熔化并形成液态金属谷物，再通过液态金属的匀勻化和混合，实现表面层的涂布并形成均一的涂层结构。
初始粉末经过激光熔覆后与基材接触后固化成为配好比例的合金结构，从而让材料的表面性能得以显著提高。
与其他表面加工技术相比，LPM技术具有许多优点。
首先，LPM技术能够在没有导体或者完好的气氛条件下对材料进行熔覆，使其具有独特的环境适应性。
其次，LPM技术熔覆后的涂层结构形式稳定，附着力强，不易脱落。
此外，LPM技术可以加工高硬度、高溶点及复杂形状的材料，并且可以实现自动化加工，生产效率高。
LPM技术的应用十分广泛。
其中，飞机发动机涡轮叶片、船用螺旋桨、汽车发动机零部件、刀具、模具、航空及能源材料等领域都很适合采用LPM技术进行加工和表面改性。
除了提高材料表面性能外，LPM技术可以实现原有材料的再利用。
例如，对于磨损材料，可以通过LPM技术进行表面重建，提高材料的使用寿命。
对于过时的产品，可以通过LPM技术将其重新加工后再次利用。
因此，LPM技术具有二次开发和再利用的价值。
等离子熔覆技术
等离子熔覆技术
嘿，你问等离子熔覆技术啊？这事儿咱得好好唠唠。
先说说这等离子熔覆是啥玩意儿吧。
简单来讲呢，就是一种能让东西变得更厉害的技术。
它可以在各种材料的表面弄上一层特别硬、特别耐磨的东西。
这技术咋弄的呢？就是用等离子体。
啥是等离子体呢？就有点像那种特别热、特别厉害的气。
用这种等离子体把一些粉末材料加热到超级高的温度，然后喷到要处理的材料表面上。
这些粉末就会熔化，然后和原来的材料融合在一起，形成一层新的、很厉害的涂层。
这涂层有啥好处呢？那可多了去了。
首先呢，特别耐磨。
比如说一些机器零件，老是被摩擦，用了等离子熔覆技术后，就不容易被磨坏了，可以用更长时间。
其次呢，还很耐腐蚀。
有些材料在一些恶劣的环境下容易生锈啥的，有了这涂层，就不怕了。
还有啊，这涂层可以提高材料的硬度，让它更结实。
在实际应用中，等离子熔覆技术可牛了。
比如说在矿山机械上，那些铲子啊、钻头啊啥的，用了这技术，就更
耐用了。
还有在汽车制造上，一些关键的零件也可以用这技术来提高性能。
我给你讲个事儿吧。
有一次我去一个工厂参观，看到他们正在用等离子熔覆技术处理一些零件。
那些零件本来都有点旧了，但是经过这技术一处理，哇，变得跟新的一样。
而且听说用了这种处理过的零件，机器的寿命都延长了好多呢。
从那以后，我就知道了等离子熔覆技术的厉害。
总之呢，等离子熔覆技术是个很厉害的技术。
它能让材料变得更耐磨、耐腐蚀、更硬。
在很多领域都有大用处。
加油吧！。
等离子熔覆成本
等离子熔覆成本
（原创实用版）
目录
1.等离子熔覆技术的概述
2.等离子熔覆的成本构成
3.等离子熔覆的优点
4.等离子熔覆的局限性
5.我国在等离子熔覆技术方面的发展
正文
一、等离子熔覆技术的概述
等离子熔覆技术，是一种将金属或非金属材料通过等离子弧加热至高温，使其熔化后涂覆在基材表面的一种表面处理技术。
这种技术广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业等领域，以提高材料表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
二、等离子熔覆的成本构成
等离子熔覆的成本主要包括设备成本、材料成本、人力成本和能源成本。
1.设备成本：等离子熔覆设备价格较高，包括等离子发生器、电源、冷却系统等，价格从几万元到几十万元不等。
2.材料成本：等离子熔覆的材料主要包括金属或非金属粉末，其价格根据所使用的材料种类和质量而有所不同。
3.人力成本：等离子熔覆的操作需要专业技术人员，人力成本较高。
4.能源成本：等离子熔覆设备需要大量的电力，因此能源成本也较高。
三、等离子熔覆的优点
等离子熔覆技术具有许多优点，如涂层均匀、粘附力强、涂层硬度高、耐磨性好等。
四、等离子熔覆的局限性
等离子熔覆技术也存在一些局限性，如设备成本高、操作技术要求高、能耗大等。
等离子熔覆与激光熔覆的优缺点
等离子熔覆与激光熔覆的优缺点关键词：薄板焊接、等离子表面处理、中部槽堆焊、粉末堆焊机、等离子堆焊机、等离子堆焊、上海粉末堆焊哪家好、等离子焊机说明、等离子熔覆工艺一、激光熔覆特点1. 技术特点激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。
这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。
但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。
2. 设备特点激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。
前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。
对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。
因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。
3. 工艺特点第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。
第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。
这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。
第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。
第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。
第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
等离子熔覆层为厚度均匀的纯合金或金属陶瓷层；而堆焊层 为大量铁水稀释的不均匀合金层，故其外观和内在质量不如等 离子熔覆层；
操作环境大幅度改善，消除了堆焊时放出有害气体对工人的危 害，劳动强度大幅度降低，且生产效率比堆焊提高10倍，能耗 降低20%。
与相近技术的本质区别
1、熔覆：预涂浆料，干燥后用高能束熔化涂层，基体达到微熔，要求涂敷材料熔点 ≥基体，否则会形成熔凝珠，不能形成涂层。
2、涂敷烧结：预涂浆料，基体加热，类似钎焊或搪瓷，基体不熔，涂料熔化流平， 要求涂料熔点＜基体。
3、堆焊：焊条或焊丝熔化速度大大高于基体，低碳钢制造的焊条或焊管的稀释不可 避免，电弧的高频脉动导致成分组织处处不均匀，烟雾大，质量差。
DRF-5B型等离子熔覆设备 DRF-S手持等离子熔覆设备 截齿等离子熔覆设备
等离子熔覆设备的主要构成
控制部分——控制各部件按照工艺参数稳定运行 主电源——供给高空载电压的大功率陡降外特性直流电 等离子炬——转移弧同步送粉柔性弧长寿命等离子炬 送粉系统——与起灭弧无滞后同步开关送停粉宽参数炬 水冷系统——恒温冷却等离子炬及电缆，有水压保护 机械传动系统——按照实际工件专门设计 工装——按照实际工件专门设计
维修次数减少，节约了上下井搬运费用；
减少设备更换时间，降低吨煤通风排水巷道维护等费用，增 产增效。
等离子熔覆耐磨舌板
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
一次购进，永久使用
对于煤矿购进的刮板输送机，根据工作面煤炭储量、 煤炭硬度和地质条件，进行材料、熔覆厚度、熔覆密度等 参数的设计，做到采完一个工作面后，仅熔覆层受到磨损， 中部槽、机头机尾基体不磨损；采下个工作面时，根据熔 覆层磨损情况重新进行参数设计并熔覆处理，周而复始。
基本原理：
在柔性高温等离子束流作用下，将 合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔 化、混合、扩散、反应、凝固，随着等 离子束移动的同时自激冷却，在金属零 部件的表面形成一层与基体呈冶金结合 的高硬度金属陶瓷层，从而实现表面的 强化与硬化。
等离子熔覆技术背景
1、等离子熔覆技术是在堆焊、激光熔覆、等离子喷涂、涂敷烧结技 术基础之上发明的。
SGB630/150C刮板输送机
堆积如山的磨损失效中部槽
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
槽帮钢
压链器
舌板
刮板
中部槽
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
中部槽（中板、槽帮钢）、刮板、链轮、舌板等易磨损部位 都进行了熔覆耐磨处理，使各部件达到同步磨损，实现最佳 配合，有效延长了耐磨寿命；
熔覆耐磨层具有很高的硬度，摩擦系数低于原材质，使运行 阻力大大减小，运行能耗明显降低；
➢ 等离子发生器
喷嘴周围增加均 压环槽，获得柔 性等离子束，减 小冲刷力，防止 合金氧化，稳定 弧柱。
均压环槽
高稳定柔性等离子发生器剖视图
等离子熔覆示意图
直流电源
离子气
粉末 保护气
冷却水
阴极
基材
等离子束流 涂层
等离子熔覆耐磨处理技术特点
可在锈蚀及油污的金属零件表面不经过喷砂等复杂的前处理 工艺，直接进行等离子熔覆，工艺简单，不产生前处理污染， 成本低、效率高；
DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备
单层中部槽中板的耐磨强化处理 中部槽制造企业中板耐磨预处理
DRF-5B型等离子熔覆耐磨处理设备
大型封底式中部槽的耐磨强化处理 管道内壁的耐磨强化处理
DRF-S手持式等离子熔覆耐磨处理设备
机械零部件异型部位的耐磨处 理，如中部槽两端头、链轮等
采用手持操作，灵活方便
等离子熔覆耐磨处理设备特点
可在锈蚀及油污的金属零件表面，不经清洗等复杂的前处理工艺， 直接进行等离子熔覆，不产生前处理污染；
对操作环境无特殊要求，无需设备降温、除尘等辅助要求，设备 维修、维护容易；
采用数控自动化控制技术，操作简单，运行稳定可靠，可实现工 业化批量生产。
DRF-2型等离子熔覆设备
4、等离子喷涂喷焊：要求雾化粉粒径分布窄、熔点低、凝固区间宽。涂层呈叠片状 ，与基体机械嵌合，有少量焊合。需高的喷射速率，严格的前处理。粉尘大、噪 声大。非转移或联合弧放电热效率低，喷嘴烧蚀快。喷焊是喷涂中或后重熔，与 熔覆相似。
5、等离子熔覆：转移弧热效率高，对合金粉末成分、粒径、熔点等无严格要求，稀 释率可控制。冶金层与基体冶金结合。不需高喷射速率和严格前处理，无粉尘和 噪声污染。适应程控大面积自动化生产。
2、堆焊简单方便，投资小。但熔深不一致，硬度不均匀，耐磨耐蚀 性差，操作环境差，表面粗糙，气孔夹渣多，热影响区深，工件 变形大，效率低。
3、激光熔覆技术特点：功率密度均匀，可控性强，涂层质量好。缺 点是：大功率激光器价格高昂，能量转换效率低，工作环境及维 护条件要求高，生产成本高。仅限于实验室研究和少量高附加值 产品的生产。
研究总体思路
研究等离子熔覆冶金反应原理 设计高性能涂层材料体系
研究性能可靠的专用等离子发生器 开发专用成套等离子熔覆设备与工艺 获得冶金结合高性能涂层，实现批量化生产
技术关键
➢ 形成环状负压等
离子束，减少粉末 材料在等离子射流 中的速度差异，并 减少粉末散失。
Байду номын сангаас
粉末 等离子束
保护气 基体
同步注入粉末等离子束示意图
主要内容
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备 二、等离子熔覆耐磨处理技术的应用
1、等离子熔覆耐磨刮板输送机 2、等离子熔覆强化无火花本安型截齿 3、等离子熔覆耐磨复合板
技术应用
等离子熔覆耐磨刮板输送机
刮板输送机使用环境恶劣，工作负荷大，其失效形式主要是自身各 部件之间以及与矸石或煤炭的剧烈摩擦而引起的磨损失效。
等离子熔覆技术及应用
材料学院 2014.10
主要内容
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备 二、等离子熔覆耐磨处理技术的应用
1、等离子熔覆耐磨刮板输送机 2、等离子熔覆强化无火花本安型截齿 3、等离子熔覆耐磨复合板
三、荣誉及支持
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备
等离子熔覆耐磨处理技术简介
等离子熔覆技术是继堆焊技术、激光熔覆技术之后发展起 来的提高金属表面耐磨性能的最新技术之一。