本文關鍵詞：鐵基合金表面改性層的制備及性能研究

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【摘要】：隨著科學技術的不斷發(fā)展,能源的不斷消耗,新型能源已經(jīng)成為各國競爭的重點。核電是目前應用最為廣泛的新型能源,由于核泵設備工況極其惡劣,材料表面受磨損腐蝕等現(xiàn)象嚴重,這不但造成了巨大的經(jīng)濟損失,同時對工作人員的人身安全造成了威脅,所以采用表面改性技術延長核泵的使用壽命,實現(xiàn)核泵材料國產化變得尤為重要。表面改性技術已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟的各個方面,可有效地減少資源浪費,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,為經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支撐。等離子堆焊技術作為表面改性技術的一個重要分支,不但可以改變材料表面的顯微組織、提高材料表面耐磨性及耐蝕性,同時具有稀釋率小、成形性好、能量利用率高等優(yōu)點。與鈷基合金及鎳基合金改性層相比,鐵基合金表面改性層不但可以避免放射性同位素轉變帶來的危害,而且價格低廉,同時加入稀土元素會進一步改善表面改性層的組織結構,應用前景十分廣闊。本文采用等離子堆焊工藝在核泵材料Z5CND16-05馬氏體不銹鋼表面制備鐵基合金、鐵基稀土合金以及鎳基合金改性層,優(yōu)化工藝參數(shù),分析比較三者的性能。分別采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射儀、顯微硬度計、銷-盤磨損試驗機、電化學腐蝕儀以及超聲波空蝕儀對改性層的顯微組織、成分、相結構、硬度、摩擦磨損性能、電化學腐蝕性能以及抗空泡腐蝕性能進行分析和測試。試驗結果表明:采用等離子堆焊制備了鐵基及鎳基合金改性層冶金結合良好,加入稀土元素后,改性層組織形貌由胞狀晶轉變?yōu)榧毿【鶆虻牡容S晶,但并未檢測出稀土新相,鎳基合金改性層組織在界面處呈現(xiàn)出定向生長。鐵基、鐵基稀土以及鎳基合金改性層的硬度平均值分別為720HV、750HV、630HV,相對耐磨性分別為7.8、13.5和7.3,在磨損過程中,枝晶間的鉻碳化物對改性層起到了支撐保護作用。在室溫下3.5%NaCl溶液中,鐵基、鐵基稀土、鎳基合金改性層的腐蝕電流密度分別為2.3×10-7Acm-2,1.7×10-7Acm-2,5.8×10-8Acm-2;空蝕4h后鐵基、鐵基稀土、鎳基合金等離子堆焊層的失重量分別為基材的52.5%,34.4%及19.7%。
【關鍵詞】：等離子堆焊 Fe基合金 摩擦磨損 電化學腐蝕 空蝕
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG178;TG455
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 核電工業(yè)簡介9-10
• 1.2 等離子堆焊技術10-14
• 1.2.1 等離子堆焊技術概述10-11
• 1.2.2 等離子堆焊工藝參數(shù)11-12
• 1.2.3 等離子堆焊技術分類12-13
• 1.2.4 等離子堆焊的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 馬氏體不銹鋼14-16
• 1.3.1 馬氏體不銹鋼簡介14
• 1.3.2 馬氏體不銹鋼的焊接性14-16
• 1.4 改性層合金材料16
• 1.5 材料的磨損16-18
• 1.6 材料的腐蝕18
• 1.7 本實驗研究的目的及主要內容18-20
• 第2章 實驗材料及研究方法20-26
• 2.1 實驗材料20
• 2.1.1 基體材料20
• 2.1.2 改性層材料20
• 2.2 工藝參數(shù)的設計20-21
• 2.3 檢測方法21-26
• 2.3.1 等離子堆焊層的相結構分析21
• 2.3.2 等離子堆焊層的顯微組織觀察及成分分析21-22
• 2.3.3 等離子堆焊層的顯微硬度分析22
• 2.3.4 等離子堆焊層的摩擦磨損性能研究22-24
• 2.3.5 等離子堆焊層的電化學腐蝕性能研究24
• 2.3.6 等離子堆焊層的抗空泡腐蝕性能研究24-26
• 第3章 試驗結果與分析26-59
• 3.1 等離子堆焊層的宏觀形貌26-30
• 3.1.1 電流對等離子堆焊層成形性的影響26-28
• 3.1.2 送粉率對等離子堆焊層成形性的影響28-29
• 3.1.3 不同涂層材料對等離子堆焊層成形性的影響29-30
• 3.2 等離子堆焊層組織形貌及相結構30-39
• 3.2.1 工作電流對涂層組織形態(tài)的影響30-32
• 3.2.2 送粉率對涂層組織形態(tài)的影響32-33
• 3.2.3 鐵基稀土合金等離子堆焊層的組織形態(tài)33-34
• 3.2.4 鎳基合金等離子堆焊層的組織形態(tài)34-36
• 3.2.5 鐵基合金等離子堆焊層相結構分析36-38
• 3.2.6 鎳基合金等離子堆焊層相結構分析38-39
• 3.3 等離子堆焊層的硬度及摩擦磨損性能39-50
• 3.3.1 工作電流對鐵基合金等離子堆焊層硬度的影響39-42
• 3.3.2 送粉率對鐵基合金等離子堆焊層硬度的影響42-44
• 3.3.3 不同合金等離子堆焊層的硬度44-45
• 3.3.4 等離子堆焊層的摩擦磨損性能45-50
• 3.4 等離子堆焊層電化學腐蝕性能及抗空泡腐蝕性能50-57
• 3.4.1 等離子堆焊層的電化學腐蝕性能50-51
• 3.4.2 等離子堆焊層的抗空泡腐蝕性能51-57
• 3.5 鐵基等離子堆焊層與鎳基等離子堆焊層經(jīng)濟性對比57-59
• 第4章 結論59-60
• 參考文獻60-64
• 在學研究成果64-65
• 致謝65

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本文編號：584312