高温强碱腐蚀是碱回收锅炉内水冷壁管、一次风嘴等金属部件损伤破坏的主要原因。为了提高这些部件的使用寿命,工业生产中多使用爆炸复合钢板进行制造,但存在着生产成本高和供货周期长等问题。因此研究新材料及采用新型技术来解决此类高温熔融碱盐及碱溶液腐蚀问题具有重要意义。本文采用了 FSAN38自熔合金金属粉末和310不锈钢基合金粉末,利用等离子表面堆焊技术和激光熔敷技术在20G锅炉用钢表面制备复合金属层。观察分析了等离子堆焊层和激光熔覆层的显微组织及化学成分,测量了其硬度、摩擦性和导热性等基本性能和耐碱腐蚀性能,并且与爆炸复合钢板SAN38进行了对比,得到以下结论:等离子堆焊层与母材形成冶金结合,元素稀释率小。堆焊层内出现组织分层,从熔合线至表面依次为等轴晶、胞状晶、柱状晶、树枝晶及枝间多元共晶,碳化钨发生了溶解扩散,并与Fe、Cr、Ni等元素形成了金属化合物。添加碳化钨后增加了形核质点,组织变得更加致密,但是添加量有一定的限制,本实验中10%添加量最好。FSAN38等离子堆焊层组织与之不同,由白亮色等轴晶和针叶状区域构成,存在成分偏析。添加碳化钨的不锈钢基体内存在着碳化钨颗粒沉积,且碳化钨颗粒四周有光晕存在。等离子堆焊层的硬度比SAN38爆炸复合钢板更强,具有更加稳定的摩擦磨损性。添加碳化钨后,堆焊层硬度、摩擦性和耐磨性均有很大提高。等离子堆焊层的热扩散系数都不及SAN38复合层,这与组织的有序性有主要关系。等离子堆焊层在碱溶液电化学腐蚀中的腐蚀速率和在高温熔融碱盐中腐蚀速率都小于SAN38复合钢板。在腐蚀实验中,金属材料表面的完整性主要依靠Cr2O3和NiO等氧化物保护。等离子堆焊层内没有明显的组织缺陷,而SAN38钢板中存在着小孔,这在腐蚀过程中极易成为薄弱区,从而加速腐蚀。310+10%WC等离子堆焊层的各方面性能都最为优异,仅热扩散率低于SAN38对比组。激光熔覆层由等轴晶、胞状晶、柱状晶、树枝晶及枝间多元共晶组成,与母材同样形成良好的冶金结合。碳化钨在高能量的照射和对流搅拌下发生了充分溶解扩散,组织变得更加致密均匀。但是当碳化钨含量增加到20%时,产生了明显裂纹。碳化钨均发生了沉积并产生晕轮,且沉积的碳化钨颗粒内部非单一组织,出现了金属化合物。FSAN38激光熔敷层由白亮区、较宽柱状晶区和混合针叶区组成,针叶区域均匀密集。激光熔覆层的硬度、摩擦性及耐磨损性能都优于等离子堆焊层,耐碱溶液电化学腐蚀和耐高温熔融碱盐性能优异。激光熔覆层的热扩散系数与等离子堆焊层相比稍有提高,但仍不及SAN38爆炸复合钢板。激光熔覆和等离子堆焊原理相似,都是依靠高能量热源对金属粉末进行加热。但激光熔覆的能量更高、焊接过程中快热快冷,使得激光熔覆层的组织更优良,性能更为优异。在所有激光熔覆试样中,310+10%WC激光熔覆层的综合性能最好,也是替代爆炸复合钢管最理想的材料和工艺方案选择。虽然热扩散能力略低于爆炸复合钢板SAN38,但是金属复合层的厚度仅有1.5-2mm,其内部的20G基材起主要的热扩散作用,所以整体复合管热传递能力降低不大。