感应熔覆技术是基于感应加热技术发展而来的一种制备涂层的方法,首先在基体表面预置合金粉末,然后根据电磁感应和集肤效应在工件表面产生涡流,利用涡流热效应产生的热量加热基体和涂层,最终实现基体和涂层的冶金结合。在感应熔覆的过程中,感应线圈内的磁场分布并不均匀,感应线圈端部存在着磁力线逸散的现象,在感应线圈中部,磁力线比较集中,而在感应线圈上下两端,磁力线比较稀疏。分布不均匀的磁场会影响感应熔覆温度场的分布,最终影响涂层的成形质量。本文通过ANSYS软件,在考虑线圈端部磁力线逸散现象的前提下,对感应熔覆的加热过程进行模拟计算,并通过超音频感应熔覆技术在45钢表面制备了 Co基合金涂层,并利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、XRD、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对Co涂层的微观组织和使用性能进行了探究,通过理论分析、模拟计算、实验验证相结合的方式探讨了非均匀磁场对感应熔覆合金涂层组织和性能的影响,得到的结论如下:(1)对感应熔覆中的电磁感应现象、热传导方式以及感应熔覆的物理过程进行了详细的介绍,并根据麦克斯韦方程组和导热微分方程分别建立了感应熔覆电磁场和温度场的数学模型。(2)在考虑到感应熔覆过程中感应线圈上、下两端磁力线逸散现象的前提下,利用ANSYS软件建立了感应熔覆过程的三维有限元模型,然后对模型的单元类型进行了定义,完成了网格划分,采用插值法确定了感应熔覆所涉及材料的热物特性参数,确立了边界条件和载荷的施加,以及确定了对电磁场与温度场的耦合场的求解方式。(3)感应熔覆过程中,感应线圈两端磁力线分布的不均匀导致了感应线圈内部磁场强度的不均匀分布,并最终影响了感应电场和温度场分布的均匀性。沿线圈轴向方向上,中心区域的磁场强度高于线圈两端的磁场强度,由中心向两端呈逐渐递减的规律,感应电场和温度场的分布规律与磁场的分布规律相同;同时,由于集肤效应的存在,在径向方向上,被加热工件的磁场分布和电场主要集中在涂层区域和基体的表层区域,基体的心部区域磁场强度和电场强度很低,几乎为0,温度场分布规律为由涂层到基体心部温度由高变低。(4)在Co基涂层的5个截面中,L3截面的孔隙率最低,平均硬度最高,L1截面和L5截面孔隙率最高,平均硬度最低,L2截面和L4截面的孔隙率和平均硬度介于其他截面之间;Co基涂层由浅灰色的基底、深灰色的块状组织和白色的枝晶组成,其中浅灰色的基底主要由γ—Co固溶体和γ—(Fe,Ni)固溶体所组成,并同时固溶了 C、Si、W等原子,深灰色的块状组织主要由硬质相Cr23C6组成,白色的枝晶为Co7W6,金属间化合物Co3 Fe7和FeNi3弥散的分布在整个涂层中。温度场分布的差异并未影响Co基涂层和45钢基体的结合方式。(5)Co基合金涂层的耐磨性能优于45钢基体,Co基涂层的5个截面中,L3截面的耐磨性能优于其他截面。L3截面的磨损机制为粘着磨损和氧化磨损,其他截面的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损相结合,同时伴有氧化磨损。