本文關鍵詞：Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面強化YG8涂層的抗磨蝕性能研究

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【摘要】：電火花強化工藝是利用電能的高能量密度將電極材料熔滲到金屬基體表面,形成高硬度、高耐磨、抗腐蝕的合金強化層,在保持工件母材自身性能的同時改善基體表面的物理、化學和機械性能。本文針對我國多泥沙河流中水輪機過流部件的磨蝕問題,在研究了水機抗磨機理的基礎上,以磨蝕防護為目的,采用電火花強化工藝,在水輪機過流部件常用材料Cr-Ni-Mo系不銹鋼基體上制備了電火花強化層,并對其進行了各項性能及影響因素的研究,對提高水輪機過流部件的抗磨性、抗腐蝕性及使用壽命具有重要的意義。結(jié)合掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)和顯微硬度計對強化層界面行為進行了研究,對顯微組織特征、物相結(jié)構(gòu)、元素分布、硬度分布進行了分析。通過掃描電鏡檢測,試樣截面在梯度方向上依次為白亮層、過渡層、基體,且強化層與基體冶金結(jié)合,組織均勻、致密、連續(xù),強化層厚度約為50μm。通過X射線衍射實驗,表明電極和基體元素之間發(fā)生了復雜的物理、化學反應,并不斷擴散重新化合成了新的相,形成了大量的碳化物硬質(zhì)相,如Fe3W3C、Co3W3C、Fe3Mo3C、W2C等,這些硬質(zhì)相以彌散的形式分布于強化層中,提高了強化層的硬度和耐磨性;通過硬度檢測,強化層硬度沿深度方向逐漸降低,白亮層硬度最高為1696HV0.3,為基體的4.4倍。對電火花強化層進行了高溫摩擦磨損實驗,分析了強化層的摩擦系數(shù)、磨損失重量和磨損機理。結(jié)果表明電火花強化層耐磨性較高,約為基體的3.43倍,磨損機理以磨粒磨損為主。分析了影響強化層硬度和耐磨性的工藝參數(shù),篩選出制備高質(zhì)量強化層的工藝參數(shù)。采用線性極化法,研究了強化層在3.5%NaCl溶液中的電化學腐蝕性能。結(jié)果表明,電火花強化層腐蝕電位和點蝕電位較大,腐蝕電流密度和維鈍電流密度較小,腐蝕速度降低,耐腐蝕能力增強。實踐應用表明:在水輪機過流部件常用材料Cr-Ni-Mo型不銹鋼材料表面制備的電火花強化層,不僅硬度高,耐磨性好,而且抗腐蝕性能好,在水輪機過流部件的表面防護領域的具有廣闊的應用前景和巨大的經(jīng)濟價值。
【關鍵詞】：電火花強化工藝 顯微組織特征 硬度 耐磨性 耐腐蝕性 水輪機過流部件
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 背景10-11
• 1.2 水輪機過流部件磨蝕研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 水輪機過流部件的抗磨蝕防護措施13-15
• 1.3.1 減少過機泥沙13-14
• 1.3.2 抗磨材料的選擇和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設計14
• 1.3.3 表面防護技術(shù)14-15
• 1.4 課題的來源15
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容15-18
• 2 水輪機過流部件表面破壞機理及抗磨蝕技術(shù)18-36
• 2.1 水輪機過流部件表面破壞機理18-24
• 2.1.1 沖蝕磨損18-19
• 2.1.2 氣蝕破壞19-23
• 2.1.3 沖蝕與氣蝕復合磨損23-24
• 2.2 水輪機過流部件抗磨蝕技術(shù)24-26
• 2.3 電火花強化技術(shù)26-34
• 2.3.1 電火花強化技術(shù)工作原理27-29
• 2.3.2 電火花放電機理的研究現(xiàn)狀29-30
• 2.3.3 電火花強化設備發(fā)展歷程30-31
• 2.3.4 電火花強化工藝的研究進展31
• 2.3.5 電火花強化技術(shù)的應用31-33
• 2.3.6 電火花強化技術(shù)的研究展望33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 3 電火花強化實驗過程及儀器36-44
• 3.1 基體材料的選擇36
• 3.2 電極材料的選擇36-37
• 3.3 實驗過程37-39
• 3.4 性能檢測儀器及方法39-42
• 3.4.1 掃描電鏡(SEM)39
• 3.4.2 X射線衍射試驗(XRD)39-40
• 3.4.3 TT260 涂層測厚檢測40
• 3.4.4 顯微硬度試驗40-41
• 3.4.5 磨損試驗機41-42
• 3.4.6 電化學工作站42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 電火花強化層的界面行為研究44-52
• 4.1 電火花強化層的強化機理分析44
• 4.2 強化層表面顯微組織和表面形貌特征44-47
• 4.3 強化層相結(jié)構(gòu)分析及元素分布47-49
• 4.4 電火花強化層的顯微硬度分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 5 電火花強化層的耐磨性能和耐蝕性能分析52-68
• 5.1 強化層的耐磨性能分析52-54
• 5.2 影響硬度和耐磨性的工藝參數(shù)選擇54-58
• 5.3 強化層的耐腐蝕性能研究58-60
• 5.4 電火花強化層腐蝕過程60-61
• 5.5 電火花強化技術(shù)在小浪底水電站的應用61-65
• 5.6 本章小結(jié)65-68
• 6 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68
• 6.2 本文創(chuàng)新點68
• 6.3 前景展望68-70
• 碩士期間參加的科研項目及科研成果70-72
• 參加的科研項目70
• 碩士期間科研成果70-72
• 發(fā)表論文70
• 申請專利70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻74-78

【參考文獻】

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本文編號：847495