發(fā)布時間：2017-05-25 16:16

  本文關(guān)鍵詞：高頻感應(yīng)熔覆制備耐蝕耐磨涂層研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 為了解決抽油桿的腐蝕磨損問題,延長其使用壽命,使用高頻感應(yīng)加熱技術(shù)對抽油桿調(diào)質(zhì)處理時在其表面冷涂覆耐蝕耐磨覆層使之與抽油桿形成冶金結(jié)合,由于熔覆過程難以控制,表面涂層容易流淌,成型較差,基于此本文運(yùn)用有限元軟件ANSYS對不同工藝的高頻感應(yīng)熔覆溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬,得到感應(yīng)重熔時涂層和基體表面之間感應(yīng)磁場和溫度場的分布圖;分析了感應(yīng)重熔工藝參數(shù)對模擬結(jié)果的影響,找到了較好的工藝參數(shù);最后以數(shù)值模擬的結(jié)果為參考進(jìn)行試驗研究,將模擬得到的工藝參數(shù)運(yùn)用到試驗中。試驗中,采用鎳基合金中加入3%,6%,9%的稀土鑭氧化物以改善冷涂法制備涂層的表面成型困難和孔隙率高等問題,并結(jié)合高頻感應(yīng)加熱與超音速火焰噴涂技術(shù)在抽油桿表面用鋼制備涂層,利用OP、XRD、SEM、EPMA手段分別對上述兩種方法制備的涂層組織、基體和涂層結(jié)合處的亞結(jié)構(gòu)與電化學(xué)腐蝕、沖蝕磨損性能測試與研究。 結(jié)果表明,感應(yīng)加熱瞬間在基體表面和涂層近表面分別有電磁密度、功率密度較高的區(qū)域,在感應(yīng)加熱頻率為100KHz時,工作電流為1400A,處理時間為14S時,獲得NiCrBSi熔覆涂層質(zhì)量最高,當(dāng)在鎳基涂層加入6%的稀土鑭氧化物,涂層的耐蝕和耐沖蝕磨損性能最好,陽極腐蝕電流為16.34 A/cm2,在90°角沖蝕90min后涂層失重僅為2.11 mg/mm2,在熔覆過程中涂層元素與基體元素在高溫下發(fā)生擴(kuò)散,并在界面處形成白亮帶,界面的主要成分Ni、Fe固溶體、鐵的碳、硼化物;超音速火焰噴涂層經(jīng)感應(yīng)重熔后,涂層與基體形成冶金結(jié)合,消除了涂層中的層狀結(jié)構(gòu),其耐蝕和耐磨性能大大提高,而且其組織與性能均優(yōu)于冷涂法制備的涂層。
【關(guān)鍵詞】：冷涂法 超音速火焰噴涂 高頻感應(yīng)熔覆 稀土 界面 電化學(xué)腐蝕 沖蝕磨損
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG174.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 選題背景10
• 1.2 抽油桿防腐蝕磨損的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 高頻感應(yīng)熔覆技術(shù)的現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 高頻感應(yīng)加熱原理12-13
• 1.3.2 高頻感應(yīng)熔覆技術(shù)13
• 1.3.3 熔覆材料的選擇13
• 1.3.4 涂層的預(yù)制備13-15
• 1.3.5 保護(hù)介質(zhì)的選用15
• 1.3.6 熔覆組織微觀組織及性能研究15-16
• 1.4 感應(yīng)加熱過程的數(shù)值模擬16-18
• 1.5 課題的研究內(nèi)容、研究意義和技術(shù)路線18-20
• 1.5.1 研究內(nèi)容、研究意義18-19
• 1.5.2 技術(shù)路線19-20
• 第二章 涂層的制備及組織性能測試方法20-25
• 2.1 引言20
• 2.2 試驗材料20
• 2.3 涂層制備方法20-22
• 2.3.1 試樣表面預(yù)處理20-21
• 2.3.2 涂層的制備21-22
• 2.4 涂層微觀組織及相組成分析22
• 2.4.1 涂層光學(xué)顯微組織分析22
• 2.4.2 涂層表面形貌分析22
• 2.4.3 涂層相組成分析22
• 2.4.4 涂層孔隙率的測定22
• 2.5 涂層性能測試方法22-25
• 2.5.1 涂層顯微硬度22
• 2.5.2 涂層沖蝕磨損性能22-23
• 2.5.3 涂層電化學(xué)腐蝕性能23-25
• 第三章 基于ANSYS 的高頻感應(yīng)熔覆過程的工藝研究25-47
• 3.1 感應(yīng)加熱基本理論25-26
• 3.1.1 電磁感應(yīng)加熱25-26
• 3.1.2 集膚效應(yīng)、圓環(huán)效應(yīng)與透入深度26
• 3.2 模型的建立26-27
• 3.3 材料屬性的處理27-29
• 3.4 邊界條件、單元類型選擇與網(wǎng)格劃分29-32
• 3.4.1 邊界條件29-30
• 3.4.2 單元類型選擇30-31
• 3.4.3 網(wǎng)格劃分31-32
• 3.5 線圈與工件感生電流相互影響的處理32
• 3.6 電磁場、溫度場的耦合32-35
• 3.6.1 模擬計算的基本參數(shù)33-34
• 3.6.2 計算模型的可靠性驗證34-35
• 3.7 模擬計算結(jié)果與分析35-42
• 3.7.1 不同電流，感應(yīng)加熱時間與頻率的對基體和涂層溫度場的影響35-38
• 3.7.2 感應(yīng)熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化38-40
• 3.7.3 電流值為1400A 時的溫度場分布40-42
• 3.8 模擬結(jié)果的試驗驗證42-46
• 3.8.1 涂層宏觀形貌42-43
• 3.8.2 基體和涂層的顯微組織43-46
• 本章小結(jié)46-47
• 第四章 高頻感應(yīng)熔覆NICRBSI 涂層界面行為47-52
• 4.1 感應(yīng)熔覆NICRBSI 涂層界面組織分析47-48
• 4.2 界面組織與顯微硬度統(tǒng)計分析48-51
• 4.2.1 統(tǒng)計分析原理48-49
• 4.2.2 界面組織及顯微硬度統(tǒng)計分析結(jié)果49-51
• 本章小結(jié)51-52
• 第五章 稀土氧化物對NICRBSI 涂層組織與性能的影響52-68
• 5.1 熔覆材料成分及制備52
• 5.2 涂層宏觀形貌分析52-55
• 5.3 涂層的相分析55
• 5.4 稀土氧化物涂層組織的影響55-56
• 5.5 稀土氧化物對涂層橫截面合金元素分布的影響56-59
• 5.6 涂層顯微硬度的統(tǒng)計分析59-60
• 5.7 涂層電化學(xué)腐蝕和浸泡試驗60-64
• 5.8 涂層沖蝕磨損性能64-66
• 5.9 稀土氧化物對感應(yīng)熔覆的作用機(jī)理66-67
• 本章小結(jié)67-68
• 第六章 高頻感應(yīng)熔覆超音速火焰噴涂NICRBSI 涂層研究68-75
• 6.1 涂層的相分析68-69
• 6.2 涂層顯微組織分析69-70
• 6.3 涂層顯微硬度分析70-72
• 6.4 熔覆層的電化學(xué)腐蝕72-73
• 6.5 熔覆層沖蝕性能73-74
• 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果82-83
• 致謝83

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張樂;陳美英;高峰;國俊豐;徐鵬;;預(yù)涂和感應(yīng)重熔制備Ni60熔覆層的研究[J];熱噴涂技術(shù);2011年01期

2 國俊豐;劉東華;侯偉驁;萬偉偉;張樂;;層流冷卻輥感應(yīng)熔覆制造技術(shù)[J];熱噴涂技術(shù);2012年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王瑞英;防垢耐蝕耐磨涂層的制備與性能研究[D];中國石油大學(xué);2010年

2 李二興;液壓支架活塞桿表面防護(hù)層的制備與組織性能研究[D];鄭州大學(xué);2012年

3 劉俊釗;感應(yīng)重熔對多元鋁青銅S-APS涂層再結(jié)晶組織的影響研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

4 李忠華;凸輪共軛感應(yīng)淬火機(jī)構(gòu)設(shè)計及感應(yīng)加熱數(shù)值模擬[D];重慶大學(xué);2012年

5 秦義;高頻感應(yīng)熔涂溫度場及應(yīng)力場的數(shù)值模擬[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

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本文編號：394288