电火花沉积作为一种表面强化修复技术,其实质是一种微弧焊接工艺,对受损机械零部件的修复强化具有重要意义。本文采用DHD-6000型电火花沉积设备在Q235基体表面制备了Ni201修复改性层,对Ni201修复层的界面行为进行了深入研究。并通过建立有限元分析模型,对电火花沉积温度场和应力场进行了模拟分析。利用有限元分析软件ANSYS对电火花沉积温度场和应力场分布规律进行了研究。选取Gauss热源模型,施加合理的热边界条件和位移约束条件,先模拟计算温度场,然后再模拟分析应力场。分析结果显示,基体的温度随着沉积热源的移动而发生剧烈的变化,热应力主要分布在温度梯度较大的区域,沿沉积中心线方向上的纵向残余应力均表现为拉应力,最大值约为245MPa,横向残余应力在沉积起始和结束的两个区域均呈现出压应力,压应力最大为227.5MPa,与经典理论的结果基本吻合。选取弧比、能量输出幅度、频率等不同工艺参数,进行电火花沉积实验,利用电子扫描显微镜、能谱仪、X射线衍射等检测方法,研究了修复层与基体结合界面的微观结构、元素分布、相组成以及修复层表面残余应力。研究结果表明,Ni201修复层组织均匀致密,修复层界面主要由Fe10.8Ni、(Fe,Ni)、CoFe15.7等新相组成,基体元素与修复层元素之间相互扩散形成冶金结合方式,说明电火花沉积的修复层与基体不是简单的机械结合。经X射线衍射仪器检测,修复层表面残余应力随着能量输出幅度和弧比的增加而增大,但均未超出材料的屈服极限。根据电火花沉积实验的分析结果,通过设计正交实验来对比分析频率、能量输出幅度和弧比三个因素对修复层表面残余应力的影响程度,优化电火花沉积工艺,为降低修复层表面残余应力提供理论参考。结果表明,这三个因素对表面残余应力影响的程度由强到弱的顺序依次为弧比、能量输出幅度、频率。根据正交实验结果以及修复层界面结合的情况进行综合分析,得到电火花沉积修复层较好的工艺参数为:频率1000 Hz、弧比35%、能量输出幅度40%。