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等离子喷焊作为一种表面强化与修复的新技术,鉴于其能量集中、低热输入、低稀释率、材料适用广泛等诸多优点,成为近年来表面工程领域的研究热点,且原位/反应等离子喷焊技术制备的硬质增强耐磨层,整体力学性能优异。本文以H13为基材,采用Ni60B为基体合金粉末,首先研究了纯Ni60B喷焊层组织及熔池凝固特点,结果表明:等离子喷焊层中依次生成CrB、Cr7C3、Cr23C6、(Cr,Fe)7C3、(Cr,Fe)23C6等硬质相,以及保留有共晶组织形态的(γ-Ni+?1-Ni3Si)与Fe Ni3组成的基体相,由于焊接熔池中复杂的能量及成分起伏,析出顺序可能交错。其次,通过等离子喷焊Ni60B+NiCr-Cr3C2混合粉末,系统研究了NiCr-Cr3C2添加量以及喷焊层数对等离子喷焊层组织及性能的影响,结果表明:喷焊层中新生成了Cr5B3、Cr3C2硬质相,有效细化了喷焊层组织;NiCr-Cr3C2添加量为15%时,喷焊层显微硬度最高可达1000HV0.5以上,耐磨性约为纯Ni60B喷焊层的6倍,但喷焊层组织均匀性相对较差,显著影响了喷焊层整体力学性能的进一步提高;喷焊层数越多,分层现象越复杂,组织均匀性越差,显微硬度下降。通过原位等离子喷焊Ni60B+Ti(Cu)、Ni60B+Ti+Co60、Ni60B+Ti+Si混合粉末,分别原位生成了TiC、TiB2,TiC、TiB2、TiCo2,TiB2、TiC、TiSi2硬质增强耐磨层,有效细化了喷焊层组织,其中TiB2为借螺型位错台阶式长大。当Ti添加量为6%时,喷焊层显微硬度可达800HV0.5以上,耐磨性约为纯Ni60B喷焊层的2倍;加入适量的Cu可有效降低喷焊层气孔率。当Ti、Co60添加量均为9%时,喷焊层显微硬度可达900HV0.5以上,耐磨性约为纯Ni60B喷焊层的4倍。当Ti、Si添加量均为15%时,喷焊层显微硬度可达1000HV0.5以上,耐磨性约为纯Ni60B喷焊层的6倍。通过反应等离子喷焊Ni60B+Ti(+N2)混合粉末,气-固或固-固反应生成大量TiN、TiB2、TiC1-xNx、TiC新硬质相,显著提高了喷焊层整体力学性能,显微硬度最高可达700HV0.5左右,耐磨性约为纯Ni60B喷焊层的1.8倍。而直接添加TiN硬质相的喷焊层,虽然新生成了大量TiN、TiC硬质相,但随着TiN添加量增加,喷焊层组织尺寸及气孔率显著增加,且均匀性变差,显著影响了喷焊层整体力学性能的进一步提高。