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磨损是材料最主要的的失效形式之一。泥沙冲蚀磨损是水力机械过流部件失效的一个重要原因,磨料磨损是矿山机械磨损部件报废的因素之一。在磨损工件表面堆焊耐磨材料是解决上述两个问题途径之一。堆焊技术对降低生产成本、提高生产效率有重要的工程应用价值。 利用等离子弧堆焊技术熔敷添加TiC颗粒增强NiTi合金层是研究工件表面磨损的探索性方案。这里利用L5-400PC型等离子弧堆焊设备制备了添加不同TiC颗粒含量的NiTi合金堆焊层,研究了堆焊层的微观组织形貌和物相组成,重点分析了堆焊层的磨粒磨损性能和水砂冲蚀磨损性能。 实验分析表明,当TiC颗粒含量少时,堆焊层的外观光滑、无明显的气孔和裂纹、成型较好,随着TiC颗粒含量增加,堆焊层外观粗糙、成型差。堆焊层与基体结合良好。堆焊层主要由TiC及金属间化合物Ni3Ti、NiTi组成,其宏观硬度随着TiC颗粒含量的增加而增加。 磨粒磨损试验研究表明,堆焊层的相对耐磨性随着TiC颗粒含量的增加先增强后减弱,在TiC颗粒含量为55％时达到最大值,相对基材Q235提高了10倍。TiC颗粒镶嵌在基体中,起到抗磨骨架的作用。堆焊层的磨损机制主要为塑性切削和硬质相的脆性剥落。 通过参考相关文献,设计并制造了水砂冲蚀磨损试验机。测试结果表明自制水砂冲蚀磨损试验机可以模拟冲蚀磨损工况。水砂冲蚀磨损试验研究表明,磨损量随着TiC颗粒含量的增加先减少后增加,在TiC颗粒含量为50％时最小,与OCrl6Ni5Mo的相当,是Q235的1.5倍。冲蚀角度是影响冲蚀磨损的重要因素。40％TiC-NiTi和45％TiC-NiTi堆焊试样表现出了塑性材料的冲蚀磨损特征。其它试样表现出了脆性材料的冲蚀磨损特征。水砂比也是影响冲蚀磨损的重要因素之一。增大水砂比,磨损量明显减少。堆焊层冲蚀磨损机制主要为显微切削和硬质相的脆性剥落。 综上所述,通过对等离子弧技术堆焊添加TiC颗粒增强NiTi合金层耐磨性的研究,去解决矿山机械部件及水力机械过流件的制造和修复中遇到的实际问题。