發(fā)布時間：2019-10-23 07:00

【摘要】：為對比研究表面處理對17-4PH不銹鋼抗固體粒子沖蝕性能的影響,在17-4PH不銹鋼表面進行了多弧離子鍍陶瓷/金屬多層膜制備、激光表面合金化(LSA)處理和超音速火焰噴涂(HVOF)硬質(zhì)合金層處理,利用劃痕儀、自組裝的不銹鋼抗固體粒子沖蝕(SPE)裝置、多沖疲勞試驗機對上述三種表面處理試樣的小攻角和大攻角SPE失效行為和機理進行了研究。結(jié)果表明,微切削是17-4PH不銹鋼及其表面改性試樣小攻角下固體粒子沖蝕破壞的主要失效機制,多沖型疲勞破壞是17-4PH不銹鋼及其表面改性試樣大攻角下固體粒子沖蝕的主要失效機制。HVOF WC-17Co涂層可顯著提高17-4PH不銹鋼30°小攻角和90°大攻角下SPE抗力。激光表面合金化層能夠改善17-4PH不銹鋼抗30°小攻角和90°大攻角下SPE性能,但SPE性能改善效果弱于HVOF噴涂涂層。TiAl N/Ti多層膜不能顯著提高17-4PH不銹鋼抗30°小攻角和90°大攻角的SPE性能。
【圖文】：

?80mm，送粉速率為150g/min，氧氣流量為110m3/h，，煤油流量為25L/h。WC-17Co涂層厚度控制在約300μm。1．2實驗方法1．2．1微觀形態(tài)表征與力學(xué)性能測試用X，pert-PＲO型X射線分析儀(XＲD)分析各表面改性層的相組成。利用HITACHIS-570型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察和分析改性層的截面形貌。用HV-1000型顯微硬度儀測定不同載荷下改性層的顯微硬度，并評價靜態(tài)載荷下改性層的承載能力，測試采用Knoop壓頭，保載時間為20s。1．2．2固體粒子沖蝕性能測試在自制的氣壓式?jīng)_蝕試驗機上進行固體粒子沖蝕實驗，裝置如圖1所示。圓片試樣被固定在夾具上，通過旋轉(zhuǎn)夾具來調(diào)整固體粒子沖擊攻角。固體粒子通過振動漏斗在混合室中與壓縮空氣產(chǎn)生的加速氣體混合，通過控制空氣壓力來調(diào)整固體粒子速率，氣體攜帶固體粒子從噴嘴口射出，入射到試樣表面，加速管內(nèi)徑為4mm。沖蝕介質(zhì)為多棱角的棕剛玉顆粒，直徑范圍200～300μm，硬度2000～2300HV，噴嘴到試樣表面的距離為20mm。粒子流圖1固體粒子沖蝕裝置示意圖Fig．1Schematicdiagramofsand-blasttypeerosiontester44

第2期表面處理對17-4PH不銹鋼抗固體粒子沖蝕性能的影響量控制為100g/min，分別在30°和90°攻角下進行沖蝕實驗，沖蝕時間為4min。采用TAYLOＲ-HOBSON型表面輪廓儀測定試樣表面沖蝕坑輪廓形貌。利用掃面電子顯微鏡觀察試樣表面沖蝕坑微觀特征，分析沖蝕機理。1．2．3固體粒子沖擊破壞過程的模擬實驗方法采用WS-05型劃痕儀模擬小攻角下的單顆固體粒子沖蝕行為，劃痕儀壓頭為金剛石圓錐壓頭，圓錐角120°，加載范圍為0～40N，劃痕長度為3mm。用自組裝的小能量多沖實驗裝置模擬90°大攻角下單顆固體粒子的沖蝕行為，并評價表面改性層的動態(tài)承載能力和失效行為，選用標準維氏四棱錐壓頭模擬多棱角固體粒子，載荷5N，壓頭與試樣表面初始距離為0．5mm，沖擊頻率20Hz，沖擊次數(shù)5000次。由于激光合金化層和HVOF涂層表面粗糙，故實驗前對這兩種改性層表面進行拋光處理。2實驗結(jié)果與討論2．1改性層的形態(tài)特征和硬度圖2所示為三種表面改性層的截面顯微形貌。可以看到，TiAlN/Ti多層膜中深色單元層為Ti層，淺色單元層為TiAlN層，相鄰的Ti層和TiAlN之間結(jié)合緊密，底層Ti層與不銹鋼基材結(jié)合緊密。激光表面合金化層與不銹鋼基材為冶金結(jié)合，由于激光合金化處理中需要搭接處理，因此合金化層與基體界面呈現(xiàn)出周期性的弧狀界面。在激光合金化處理的快速加熱和冷卻過程中存在復(fù)雜的傳熱、傳質(zhì)和圖217-4PH不銹鋼試樣表面改性層截面SEM形貌及XＲD分析Fig．2SectionSEMmorphologyandXＲDofsurfacemodificationlayerson17-4PHstainlesssteel(a1，a2)TiAlN/Timultilayers;(b1，b2)laseralloyedcoating;(c1，c2)thermalspraycoatingofWC-17Co45
【作者單位】： 西北工業(yè)大學(xué)腐蝕與防護研究室;西安陜鼓動力股份有限公司;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51171154,51101127)
【分類號】：TG174.4

【參考文獻】

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本文編號：2551998