合金化涂层和工件一定深度表层被高能量密度电弧快速加热至熔化，涂层中的合金元素及陶瓷相在转移弧电磁场和氩气射流搅拌作用下均匀熔入、分散于工件表层熔池中，熔池凝固后在工件表层形成一定厚度的满足工件性能要求的合金化层，经去应力处理热处理精加工后工件可投入使用。

1.3.2  等离子弧熔覆技术的进展及成果

高能量束( 激光电子束等离子弧束) 表面相变淬火熔凝淬火的研究相对充分，其中激光表面淬火强化的研究最为广泛深入，其表面强化的效果几乎达到了各种材料的极限。为了超越工件基材性能极限，激光科技人员研究开发了激光熔覆激光合金化工艺技术，并已实现工业化。等离子弧束表面强化的研究滞后于激光，目前等离子弧束表面强化研究的发展趋势几乎在复制激光的发展历程: 淬火熔覆合金化，其中等离子弧束表面淬火熔覆的技术成果发布及文献日渐增加。其中提高零件的耐磨性是热等离子弧熔覆的根本目的之一[16]。耐磨性是熔覆层复合材料的重要性能指标，耐磨性的优劣是衡量熔覆层制作工艺的一个重要标准[17]。

铁基合金相对于镍基和钴基合金而言,不仅涂层与基体成分接近、界面结合牢固,而且成本低,因此在工业中有着广泛的应用[18-22]。通过实验，得到以下结果：成本增加仅10%,而使用寿命可提高4~6倍,性价比提高显著[23]。T．Miyazaki对微束等离子弧弧45钢表面淬火、低碳钢AISI10表面合金化强化进行了探索性研究[24]；浙江大学严密等研究了钢表面熔凝淬火[25]。李惠琪等对等离子弧束表面冶金技术及设备进行了深入的研究[26]，并有部分成果已工业化，如山东科技大学开发的等离子弧束表面冶金耐磨强化刮板机溜槽镐型截齿的技术已用于煤矿采掘[27]。

目前等离子弧熔覆技术主要用于表面强化或修复，但随着工业的进步，原有的熔覆材料已经逐渐不能满足工作需要。因此为了提高熔覆层的各项性能，采用预置涂层法在基材表面预置金属铁基合金粉末，并在粉末中添加增强元素，通过不同的等离子弧熔覆工艺参数对涂层表面进行单道平面熔覆试验研究，进行参数优化。研究铁基合金表面等离子弧熔覆层的微观组织及显微硬度性能，进而提高使用寿命。

与激光合金化相同，等离子弧束表层合金化可以使工件表层获得超越工件基体的耐磨损、耐腐蚀、耐热、强韧化等性能，且等离子弧束相比较于激光有如下优势: 能量利用效率高、设备投资小、运行成本低、工艺性强、机动灵活、加工效率高( 输出功率绝对值可远大于激光) 等，因而具有更为广泛深入的工程应用研究价值。

1.4  稀土元素的添加对组织的影响

等离子熔覆技术有着其他表面技术无法比拟的优点,但在实验中发现,熔覆层经常会出现一些裂纹,制约该技术在一些精密设备上的应用。想要改善其性能，可以在其中加入适量的稀土元素，利用稀土金属在钢冶炼中净化钢液，细化晶粒的作用，克服熔覆层中热应力大，合金化层存在微裂纹敏感的问题。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

(1)45钢表面激光熔覆Ni基合金添加Y2O3可以形成组织致密的合金化表层;

(2)显微硬度测试表明45钢表面激光熔覆Ni基合金，添加了Y2O3的合金表层硬度低于不添加Y2O3的合金表层硬度;

(3) Y2O3对45钢激光熔覆Ni基合金有减少裂纹的作用。同时应当指出，减少或消除裂纹也受综合工艺参数所控制，只有激光熔覆工艺得当时，添加Y2O3减少或消除裂纹的作用才能充分发挥出来[28]。

1.5  课题研究的主要内容

本文的研究内容是将混合均匀的Fe、Al、Si及Y3O2粉末预涂在Q235钢基体表面，并利用等离子弧为热源进行加热熔覆，快速凝固以获得钢基体表面的金属间化合物，