超音速電弧噴涂FeCoCr涂層組織及性能研究.pdf

1、鍋爐管道的高溫腐蝕與沖蝕一直是困擾電廠安全穩(wěn)定發(fā)電的難題,尤其是近年來隨著工業(yè)發(fā)展用電量的驟增,促使高參數(shù)大容量發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行;同時(shí)為降低發(fā)電成本,劣質(zhì)煤的使用也加速了管道腐蝕破壞的速度。為提高電廠鍋爐管道在高溫下的抗腐蝕、抗沖蝕性能,本論文采用超音速電弧噴涂技術(shù)在20鋼基材表面制備FeCoCr涂層并對涂層進(jìn)行高溫抗氧化、高溫抗硫化及耐磨性能的實(shí)驗(yàn);采用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和顯微硬度計(jì)等儀器對涂層進(jìn)行檢測和表征分

2、析。主要得出以下結(jié)論:
　　 (1)超音速電弧噴涂FeCoCr涂層具有明顯層狀結(jié)構(gòu),厚度約230μm,組織致密,涂層孔隙率平均約為5％。涂層主要由金屬化合物CoFe,Cr和Fe的化合物(Cr,Fe)及少量的SiO2組成。
　　 (2)FeCoCr涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度約為19MPa。700℃加熱、空冷,600次熱震實(shí)驗(yàn),涂層沒有明顯剝落及裂紋,說明涂層的抗熱震性好,與基體材料匹配。
　　 (3)700℃加熱氧化100

3、小時(shí),20鋼基材的增重量約230μg/mm2,FeCoCr涂層材料增重量約60μg/mm2,20鋼基材試樣氧化增重量是FeCoCr涂層試樣的3倍多,說明FeCoCr涂層的抗高溫氧化效果明顯提高。這是由于涂層表面形成致密的Cr2O3和CoO氧化膜,氧化方式由最初的界面反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)化成擴(kuò)散傳質(zhì)反應(yīng),腐蝕減速,而20鋼基材一直是單純的界面反應(yīng),所以腐蝕較快。
　　 (4)700℃加熱硫化100小時(shí),20鋼基材硫化增重量約為1400μg/

4、mm2,FeCoCr涂層材料增重量約400μg/mm2,20鋼基材試樣硫化增重量是FeCoCr涂層試樣的3倍多,說明FeCoCr涂層試樣抗硫化腐蝕效果明顯。涂層試樣的抗硫化性能得益于其硫化后的表面形成具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物CoCr2O4和CoFe2O4,它們和Cr2O3形成致密的保護(hù)膜,阻擋了內(nèi)部金屬的快速硫化。
　　 (5)涂層顯微硬度約為615N/mm2。在700℃對FeCoCr涂層試樣加熱100小時(shí),其摩擦系數(shù)約為0.33