采用自主开发的高铝青铜合金替代传统的铁基模具材料,不但解决了拉伸、压延生产不锈钢等板带产品时与模具互溶性大、产品表面易产生划痕滑伤及抛光成本高等问题,而且还可以有效进行旧模具修复。为进一步提高该合金熔敷模具的寿命和生产安全性,本文通过改善该合金熔敷模具的组织形态、机械性能及热震性能等方法进行评价。采用等离子喷焊工艺在热导率和化学成分不同的基体上制备厚度不同的喷焊层,运用光学显微镜、XRD、SEM、EDS等技术分析喷焊层表层组织、物相结构及其含量、界面微观结构及Fe、Al元素扩散,利用硬度计和万能材料试验机测定喷焊层硬度及其界面结合强度,研究Fe、A1元素扩散对喷焊层组织形态、物相含量及其界面性能的影响,进一步探讨与喷焊层形成机理的关系；并对喷焊层热震性能进行测定,分析喷焊层热震失效的原因及裂纹扩展机理。在45#钢、ZQA19-4铝青铜、T3铜基体上分别制备厚度为2mm的铝青铜喷焊层。45#钢基体中Fe元素向喷焊层扩散,界面处产生冶金焊合效果,结合强度达347.1MPa,喷焊层中析出大量富Fe的k相,表面硬度达301.7HV；ZQA19-4铝青铜基体的喷焊层中Al元素向基体扩散,界面处过渡层较宽,界面结合性能最佳,喷焊层中富Cu的α相增加,其喷焊层表面硬度较45#钢基体的喷焊层降低9.4%；T3紫铜基体的喷焊层中,由于基体热导率高,喷焊层中Fe、A1元素向基体扩散量少,界面结合薄弱,结合性能最差,组织均匀细化,表面硬度较45#钢基体的喷焊层提高19.8%。在45#钢基体上制备不同厚度的铝青铜喷焊层,各喷焊厚度的喷焊层均形成了α,γ2及β相包围k相生长的组织,喷焊过程中熔池不同位置的温度场参数和成分分布不同,形成的快速冷凝组织特征不同。钢基体Fe元素向喷焊层纵深方向的扩散随喷焊层厚度增加,5mm厚度的喷焊层界面扩散冶金结合效果显著,界面结合强度较2mm厚度的喷焊层提高35.9%；5mm厚度的喷焊层中,随着距界面2mm、3mm到4mm的分割层厚度增加过程,Fe元素扩散作用减弱,分割层硬度降低,在4mm处Fe元素含量达到最低,硬度也达到最低点,富Fe的k相析出减少,均匀分布的树枝状组织逐渐增多45#钢基体的5mm厚度的喷焊层较2mm厚度喷焊层的界面元素扩散充分,热震过程中5mm厚度喷焊层的抗热震性能较2mm厚度喷焊层明显提高,因基体与过渡层、喷焊层成分差异及不均匀分布使其热膨胀系数不匹配,基体与过渡层间产生了轴向应力,过渡层与喷焊层间产生了径向应力；喷焊层界面薄弱区首先产生水平微裂纹,在轴向热应力作用下水平裂纹扩展较快,而受径向应力作用过渡层中形成了龟裂纹,而5mm厚度的喷焊层热应力较小,喷焊层中的裂纹扩展较慢,ZQA19-4基体的喷焊层由于喷焊层中网状(α+γ2)共析组织较多,组织成分存在差异,喷焊层表面形成的龟裂纹受径向应力作用沿网状结构向喷焊层内部扩展,并在喷焊层内部形成水平裂纹,水平裂纹扩展较慢,直至喷焊层失效界面处未出现喷焊层剥离,热震强度较45#钢基体2mm厚度的喷焊层小；T3铜基体的喷焊层受基体与喷焊层热膨胀系数差异较大的影响,界面结合薄弱区域在轴向应力作用下首先产生水平裂纹,水平裂纹扩展较快,最终贯穿喷焊层,使喷焊层剥落失效,热震性能最差。经研究表明,喷焊层组织形态、分布、物相含量、界面性能受界面及喷焊层中Fe、A1元素扩散作用控制,同时Fe、A1元素扩散对喷焊层组织特征的形成起决定作用,喷焊层界面区域及内部成分不均匀是喷焊层热震失效的主要原因,受热应力驱动热震裂纹扩展较快,以上研究为制备和改善高铝青铜熔敷模具奠定了理论基础和实验基础。