感应加热技术对于回转类零件改性及修复具有独特的优势,因此在表面热处理领域中应用十分广泛。然而现有涂层的制备工艺还不成熟,熔覆过程中易出现流淌、氧化等问题,并且针对合金涂层的质量尚无直观的评价标准,不能定量分析涂层质量,此问题已成为限制感应熔覆技术发展的主要因素。本课题以感应熔铸合金涂层的稀释率控制和工艺优化为研究目标,深入研究涂层与基材之间的扩散规律,引入稀释率概念,探索稀释率的控制方法。主要的研究内容如下所示:针对感应熔覆过程中涂层流淌及氧化问题,改善涂层制备技术,引入感应熔铸工艺。搭建感应熔铸Ni60的实验平台,分析涂层与基体的组织成分,重点观察涂层与基体之间的元素扩散现象,以及由于扩散导致的硬度分布变化。借鉴激光熔覆中稀释率的研究,引入感应熔铸稀释率概念,并总结其计算方法。根据感应熔铸稀释率的计算方法,温度场的分布是工件熔化稀释的基础。因此考虑材料的温变效应,建立含有相变过程的感应熔铸温度场模型,并采用热电偶测温进行验证。分析不同工艺参数对温度场分布的影响规律,重点研究冷却凝固过程中温度场变化,探索感应熔铸过程中热流传递规律,为熔池分析提供基础。在已验证的温度场模型计算基础上,建立感应熔铸熔池模型,研究在加热及冷却过程中熔池形貌变化及熔池移动规律,计算熔池内部的温度场分布特征,研究熔池中溶质流动规律。另外,探索工艺参数对感应熔铸熔池截面积大小以及熔池内部的流动剧烈程度的影响。基于对熔池的研究,根据感应熔铸稀释率的计算方法,研究工艺参数单因素对稀释率大小的影响规律。采用正交试验分析方法,设置残余应力值为辅助目标参数,分析各个因素对稀释率的敏感程度,筛选出较优的因素组合。结合感应熔铸稀释规律的实验研究,总结稀释率的控制方法并优化感应熔铸的工艺。