耐固體顆粒沖蝕Cr-,3-C-,2--NiCr涂層的工藝選擇及性能研究.pdf

1、汽輪機(jī)由于長期在高溫、高壓及交變載荷環(huán)境下工作,導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片的疲勞失效嚴(yán)重,同時(shí)由于和汽輪機(jī)相聯(lián)的鍋爐內(nèi)擘受到高溫氧化作用,脫落的氧化皮(鐵的氧化物)對機(jī)組的噴嘴及葉片造成固體顆粒沖蝕,二者同時(shí)作用,使得汽輪機(jī)使用壽命縮短,維修成本上升,影響了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,因此開展汽輪機(jī)防護(hù)涂層、疲勞失效及沖蝕磨損的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文首先分別采用爆炸噴涂(DS)及超音速火焰噴涂(HVOF)技術(shù)制

2、備Cr3C2-NiCr金屬陶瓷涂層;然后利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)及X射線衍射(XRD)方法對兩種涂層(DS涂層及HVOF馀層)的顯微組織及缺陷進(jìn)行觀察與分析,優(yōu)化出該系涂層的制備工藝。利用靜拉伸法、X射線應(yīng)力儀及維氏壓痕法分別測定涂層-基體結(jié)合強(qiáng)度、殘余應(yīng)力分布、顯微硬度及壓痕斷裂韌性等常規(guī)力學(xué)性能;最后通過高周疲勞試驗(yàn)及固體顆粒沖蝕試驗(yàn)評定Cr3C2-NiCr涂層的應(yīng)用性能。
　　 研究表

3、明:和HVOF涂層相比,DS涂層組織致密、原始碳化物含量高且分布均勻,片層間內(nèi)粘結(jié)力強(qiáng),氧化、脫碳及孔隙率低;NiCr粘結(jié)相以非晶及納米晶存在,同時(shí)其中彌散析出納米尺寸的Cr23C6相;DS涂層-基體結(jié)合強(qiáng)度＞63MPa,表面及涂層.基體界面分別存在23.35MPa、280MPa的壓縮殘余應(yīng)力;DS涂層截面的顯微硬度及壓痕斷裂韌性都明顯高于HVOF涂層;疲勞試驗(yàn)表明,DS涂層試樣的條件疲勞極限及有限疲勞壽命都明顯低于基材,條件疲勞極限降

4、低33.2％。疲勞斷口分析表明:基材的疲勞裂紋源萌生于表面,涂層試樣的疲勞裂紋源萌生于涂層-基體界面殘留的Al2O3夾雜物處;沖蝕試驗(yàn)表明:當(dāng)沖蝕角度為24°時(shí),兩種涂層(DS涂層及HVOF涂層)的抗固體顆粒沖蝕性能都優(yōu)于基材,并且DS涂層具有最低的質(zhì)量磨損率,是基材質(zhì)量損失的1/19.60,有望在汽輪機(jī)高壓第一級噴嘴及中壓第一級動(dòng)葉片部件上應(yīng)用。同時(shí),使用單位要注意,對于承受較大交變載荷的動(dòng)葉片而言,在DS涂層制備過程中要提高涂層.基