本文利用超音速火焰喷涂技术,采用Fe基合金粉末,制备了一定厚度的合金涂层。影响涂层组织性能的因素很多,其中氧气流量、煤油流量、喷涂距离为主要影响因素。本文以三者为因素,分别取三个水平,进行了正交实验;分别以涂层的显微硬度、孔隙率、金相组织、综合性能为指标,进行正交分析,得出了优化的工艺参数。其中当氧气流量为944L/min,煤油流量为28 L/h,喷涂距离为330mm时,涂层的综合性能最佳。 通过金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等手段,分别研究了涂层的组织形貌、结构、相组成等。涂层由变形的带状粒子、未熔颗粒及少量孔隙组成。通过扫描电镜能谱分析研究了界面处原子的扩散情况,得知界面处部分原子实现了互扩散,涂层与基体以机械结合为主,冶金结合为辅。由于喷涂粒子的冷却速度较快,涂层中形成了非晶。后续涂层的加热以及周围组织释放的结晶潜热使部分非晶转变成纳米晶,涂层由非晶、纳米晶及硼化物组成。文中分析了非晶、纳米晶形成的机理以及涂层中孔隙的成因。通过对涂层显微硬度的测试得知,采用优化的参数得到的涂层硬度约为基体的4倍,且涂层平行于结合面的硬度与垂直于结合面的硬度相差不大。靠近涂层的基体硬度呈现梯度变化的趋势,这是由于该部分产生了加工硬化,以及基体中形成了孪晶、涂层与基体的部分冶金结合等都导致基体硬度的提高。利用盐雾腐蚀实验对涂层与基体的耐腐蚀性能进行了检测,涂层比基体的耐盐雾腐蚀性好,孔隙率少的涂层比孔隙率多的耐盐雾腐蚀性好,涂层的腐蚀类型为小孔腐蚀。以上的分析表明,本研究采用超音速火焰喷涂工艺,利用正交实验方法,得到了致密、硬度高、耐腐蚀的涂层。