為獲得火電廠鍋爐運行工況下具有較高壽命的的水冷壁防護涂層,在已有涂層成分的基礎(chǔ)上自行設(shè)計制作了一種新型防護涂層。采用超音速電弧噴涂的方式,在Q235鋼基體上制備了自研Fe Cr Ni BSi涂層和Fe Cr Ni兩種涂層。對兩種涂層進行耐高溫腐蝕性能試驗,并通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀等手段對涂層在熔鹽環(huán)境下腐蝕前、后的表面形貌和腐蝕機理進行研究。結(jié)果表明,Fe Cr Ni BSi涂層較之Fe Cr Ni涂層具有更好的抗高溫腐蝕性能和更高的表面硬度,硬度高使得涂層耐粉塵沖蝕性好,從而更適合于做火電廠鍋爐水冷壁防護涂層。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

涂層截面的顯微組織(a,c)及經(jīng)圖像處理后的孔隙形貌(b,d)

圖1中還可見扁平顆粒周圍存在著一層深灰色的氧化物薄膜。氧化物薄膜的存在是由熔融狀態(tài)的金屬液滴在霧化飛行過程中表面發(fā)生氧化形成的。在構(gòu)成涂層的扁平粒子間存在一些孔隙和雜質(zhì)(如箭頭所指)。對這兩種涂層的截面顯微組織進行對比可以發(fā)現(xiàn):FeCrNiBSi涂層的組織相比FeCrNi涂層更致密，氧化物膜和孔隙的量更少，其原因可能在于適量的B元素在合金中可起到改善組織致密性、提高強度的作用[6]。有研究指出，在電弧噴涂制備的Fe-Cr-Si合金涂層中添加一定量B元素可使其顯微組織更為致密[7-9]。本研究的FeCrNiBSi涂層中含有5.5%B，從而導(dǎo)致FeCrNiBSi涂層的組織結(jié)構(gòu)得到改善，涂層組織變得更為致密。由表2所示硬度試驗結(jié)果顯示:(1)FeCrNiBSi涂層的平均硬度達到了487.2 HV0.3，而FeCrNi涂層的平均硬度只有313.2 HV0.3，即FeCrNiBSi涂層的硬度明顯高于FeCrNi涂層，這可能和B、Si含量較高有關(guān)。(2)對比所測每種涂層5個不同點的硬度值可以發(fā)現(xiàn)，即使是同一種涂層，其最小硬度值和最大硬度值相差得比較大，最高在50 HV0.3。這一結(jié)果表明涂層中的硬度分布是不均勻的。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為在涂層的組織中分布著許多金屬氧化物，在對涂層表面隨機取點進行硬度測量時，當(dāng)測量點正好在氧化物上時，由于金屬氧化物的硬度相比涂層中的其他組織來說更大，因此所測硬度值更高，涂層硬度高，在煤粉及雜質(zhì)粉塵的沖蝕下，沖蝕量小，抗沖蝕性較好。

圖5所示為涂層熱腐蝕不同時間后的腐蝕增重曲線。由圖5可見，兩種涂層在熱腐蝕開始階段的腐蝕速率上升較快，且熱腐蝕增重相差不大。腐蝕6 h后，F(xiàn)eCrNiBSi涂層的熱腐蝕增重小于FeCrNi涂層，腐蝕時間增加到18 h后，兩者的腐蝕增重差距變大。此外，F(xiàn)eCrNi涂層在腐蝕36 h后出現(xiàn)了腐蝕增重下降的現(xiàn)象，這是因為FeCrNi涂層的表面腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重，生成的腐蝕產(chǎn)物出現(xiàn)了剝落。由此可見，F(xiàn)eCrNiBSi涂層抗熱腐蝕性能優(yōu)于FeCrNi涂層。圖5 兩種涂層在650℃下的熱腐蝕性能

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Cr元素含量對鎳基合金涂層抗熱腐蝕行為的影響[J]. 陳麗艷,程杰,吳玉萍,龍偉漾.  焊接學(xué)報. 2017(04)
[2]鍋爐水冷壁高溫腐蝕研究現(xiàn)狀[J]. 羅昌福.  全面腐蝕控制. 2016(12)
[3]熱能與動力工程在電廠中的合理運用分析[J]. 魏齊欣,程光宇,劉艷珍,曹華.  黑龍江科技信息. 2015(21)
[4]高速電弧噴涂Ni-50Cr合金涂層的抗高溫氧化性能[J]. 陳麗艷,吳玉萍,郭文敏,秦玉嬌,張建峰,洪晟.  理化檢驗(物理分冊). 2015(04)
[5]基于RVM表征熱障涂層孔隙率與孔隙形貌對超聲縱波聲速的影響[J]. 馬志遠(yuǎn),羅忠兵,林莉.  材料工程. 2014(05)
[6]碳化硼對電弧噴涂涂層性能的影響[J]. 魏琪,高明,李輝,盧蘭志.  焊接學(xué)報. 2010(11)
[7]電弧噴涂高性能防腐耐磨涂層[J]. J.Wilden,S.Jahn,S.Reich,V.E.Drescher,R.Durham,M.Schütze,劉建明.  熱噴涂技術(shù). 2010(01)
[8]電弧噴涂鐵基非晶涂層的結(jié)構(gòu)與性能[J]. 傅斌友,賀定勇,趙力東,李曉延.  焊接學(xué)報. 2009(04)



本文編號：3435833