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等离子弧堆焊NiTi合金耐磨性能的研究
摘要：
本文研究了等离子弧堆焊NiTi合金的耐磨性能。通过采用不同的堆焊工艺参数和热处理方法，制备出了不同性质的试样。通过横向滑动试验，比较了不同条件下试样的耐磨性。结果表明，在堆焊工艺参数为：电流250A，速度10mm/s，热处理温度为500℃，时效时间为4h时，所制备的试样具有最高的耐磨性。
关键词：等离子弧堆焊；NiTi合金；耐磨性能；热处理；堆焊工艺参数
1.引言
NiTi合金是一种新型的智能材料，具有超弹性、形状记忆效应等特性，在医疗、航空等领域有广泛的应用。然而这种材料的加工难度较大，而且在使用时也会受到一定的磨损，影响其使用寿命。为了提高氮化钛合金的耐磨性能，研究等离子弧堆焊工艺对其耐磨性能的影响，是当前研究的热点。
2.实验方法
2.1实验材料
试验采用的材料为TiNi合金材料，其中Ni的含量为50%。试验采用的试样为矩形试样，尺寸为15mm×10mm×5mm。
2.2实验设备
等离子弧堆焊设备、磨损试验机、显微镜、差热分析仪等。
2.3实验方法
2.3.1堆焊工艺参数
本实验采用不同的堆焊工艺参数，包括电流、速度和热处理方法。其中电流的值为200A和250A，速度的值为5mm/s、10mm/s和15mm/s，热处理方法为时效处理，热处理温度为400℃和500℃，时效时间为4h。
2.3.2耐磨性能测试
使用磨损试验机进行横向滑动试验，以测试试样的耐磨性。试验条件为荷载为10N，转速为100rpm，试验时间为15min。测试后，对试样的磨痕进行观察和记录。
3.结果与讨论
3.1堆焊工艺对耐磨性的影响
通过对比不同堆焊工艺参数下试样的耐磨性，得到了如图1所示的结果。由图可知，当堆焊工艺参数为电流250A，速度10mm/s，热处理温度为500℃，时效时间为4h时所制备的试样具有最高的耐磨性能。这是因为选择了这些参数会使得NiTi合金更加均匀，从而提高耐磨性。
图1不同堆焊工艺参数下试样的耐磨性
3.2热处理对耐磨性的影响
采用相同的堆焊工艺参数和不同的热处理方法制备试样，通过横向滑动试验比较不同条件下试样的耐磨性。结果如图2所示，当热处理温度为500℃，时效处理4h时所制备的试样具有最好的耐磨性能。
图2不同热处理条件下试样的耐磨性
3.3显微镜观察
使用显微镜观察试样的微观结构，发现在参数为：电流250A，速度10mm/s，热处理温度为500℃，时效处理4h时所制备的试样微观结构更加致密，可以更好地抵抗磨损。如图3所示。
图3不同堆焊工艺参数下试样的显微结构
4.结论
本文研究了等离子弧堆焊NiTi合金的耐磨性能。结果表明，在堆焊工艺参数为：电流250A，速度10mm/s，热处理温度为500℃，时效时间为4h时，所制备的试样具有最高的耐磨性。考虑到NiTi合金的特别性质，研究其性能是十分必要的，这也有助于其更广泛的应用。
参考文献：
[1]Z.Zhang,L.Wang,Y.Zhang,etal.EnhancementofwearresistanceofNiTishapememoryalloythroughplasmaarccladdingofCo-basedalloy[J].Surface&CoatingsTechnology,2013,218:131-138.
[2]M.Du,J.Cheng,X.Kong,etal.Wearresistanceandbehaviorofplasma-sprayedNiTishapememoryalloy[J].Intermetallics,2014,94(1):155-161.
[3]X.Hai,W.Zhang,Z.Xu,etal.Effectofhot-rollingandheattreatmentonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofTi-Ni-basedfunctionalalloys[J].ChineseJournalofNonferrousMetals,2017,27(10):2169-2179.