随着科学技术的不断发展,能源的不断消耗,新型能源已经成为各国竞争的重点。核电是目前应用最为广泛的新型能源,由于核泵设备工况极其恶劣,材料表面受磨损腐蚀等现象严重,这不但造成了巨大的经济损失,同时对工作人员的人身安全造成了威胁,所以采用表面改性技术延长核泵的使用寿命,实现核泵材料国产化变得尤为重要。表面改性技术已经深入到国民经济的各个方面,可有效地减少资源浪费,发展循环经济,为经济的可持续发展提供强有力的支撑。等离子堆焊技术作为表面改性技术的一个重要分支,不但可以改变材料表面的显微组织、提高材料表面耐磨性及耐蚀性,同时具有稀释率小、成形性好、能量利用率高等优点。与钴基合金及镍基合金改性层相比,铁基合金表面改性层不但可以避免放射性同位素转变带来的危害,而且价格低廉,同时加入稀土元素会进一步改善表面改性层的组织结构,应用前景十分广阔。本文采用等离子堆焊工艺在核泵材料Z5CND16-05马氏体不锈钢表面制备铁基合金、铁基稀土合金以及镍基合金改性层,优化工艺参数,分析比较三者的性能。分别采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、销-盘磨损试验机、电化学腐蚀仪以及超声波空蚀仪对改性层的显微组织、成分、相结构、硬度、摩擦磨损性能、电化学腐蚀性能以及抗空泡腐蚀性能进行分析和测试。试验结果表明:采用等离子堆焊制备了铁基及镍基合金改性层冶金结合良好,加入稀土元素后,改性层组织形貌由胞状晶转变为细小均匀的等轴晶,但并未检测出稀土新相,镍基合金改性层组织在界面处呈现出定向生长。铁基、铁基稀土以及镍基合金改性层的硬度平均值分别为720HV、750HV、630HV,相对耐磨性分别为7.8、13.5和7.3,在磨损过程中,枝晶间的铬碳化物对改性层起到了支撑保护作用。在室温下3.5%NaCl溶液中,铁基、铁基稀土、镍基合金改性层的腐蚀电流密度分别为2.3×10-7Acm-2,1.7×10-7Acm-2,5.8×10-8Acm-2;空蚀4h后铁基、铁基稀土、镍基合金等离子堆焊层的失重量分别为基材的52.5%,34.4%及19.7%。