本文關(guān)鍵詞：新型表面強化金屬粉芯材料及涂層性能研究

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【摘要】：工業(yè)中常采用電弧噴涂涂層來實現(xiàn)對電廠燃煤鍋爐管道的有效防護。然而,在當前最常用的噴涂絲材體系中,Ni基絲材因含有大量的貴重金屬元素使其材料成本很高；而Fe基絲材制備的涂層在高溫下抗剝落能力差,噴涂工藝復雜。因此,開發(fā)新的耐沖蝕磨損性能好、抗剝落能力強、工藝性能優(yōu)良的電弧噴涂絲材具有重要的工程應用價值。本文基于節(jié)能減排和改善使用性能的目的,利用鋼帶分別包覆硼鐵/磷鐵和其它粉芯材料,設(shè)計了Fe-B系和Fe-P系兩類管狀粉芯絲材,擬利用該類管狀粉芯絲材和高速電弧噴涂技術(shù)制備出可有效防護燃煤鍋爐管道的表面強化涂層。論文對所制備涂層的組織特征、硬度規(guī)律、抗剝落能力和耐沖蝕磨損性能進行了測試與分析。研究表明：涂層表面成型良好,宏觀缺陷很少。與含硼涂層相比,含磷涂層并沒有明顯降低孔隙率和氧化物的含量,但卻使得涂層沉積過程中合金化過程更加充分。當采用不銹鋼帶時,涂層中形成的Fe-Cr固溶體和細小彌散分布的金屬間化合物對涂層分別起到固溶強化和彌散強化的作用。Fe-P系涂層硬度(最高794.8HV0.1)低于Fe-B系涂層(最高1131.9HV0.1),但抗剝落能力卻優(yōu)于后者,尤其是Fe79.88P16.04C4.08涂層有良好的綜合抗熱震性能,其在緩冷條件下的高溫熱震次數(shù)可達122次。沖蝕磨損實驗表明,Fe55.47B28.96Cr9.84Al3.82Ni1.91涂層有最佳的耐沖蝕磨損能力,可達基體Q235鋼的6.4倍,磨損后涂層表面出現(xiàn)帶有“唇片”的凹坑,且并伴有二次沖蝕導致的徑向裂紋和細小溝槽；在Fe-P系涂層中,涂層不均勻性對涂層的耐沖蝕磨損性能影響較大,Fe79.88P16.04C4.08涂層的耐沖蝕磨損性能可達到基體的4.3倍,觀察發(fā)現(xiàn)涂層表面出現(xiàn)犁削溝槽,該涂層相對前者極大降低了生產(chǎn)成本。利用本文所研制的兩種管狀粉芯絲材制備的電弧噴涂涂層在高溫下具有良好的抗剝落能力和耐沖蝕磨損性能,其中Fe55.47B28.96Cr9.84Al3.82Ni1.91涂層已經(jīng)成功應用于電廠燃煤鍋爐管道外壁的防護,Fe79.88P16.04C4.08涂層也可進行嘗試應用。
【關(guān)鍵詞】：管狀粉芯絲材 含磷涂層 抗剝落能力 耐沖蝕磨損性
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 選題背景16-17
• 1.2 熱噴涂技術(shù)研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 電弧噴涂技術(shù)19
• 1.2.2 電弧噴涂技術(shù)的特點19-21
• 1.2.3 高速電弧噴涂技術(shù)21-22
• 1.3 管狀粉芯絲材的研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 燃煤鍋爐管道表面涂層防護的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5 存在問題25-26
• 1.6 含磷涂層的研究現(xiàn)狀26-27
• 1.6.1 P在鋼中的作用26
• 1.6.2 含P涂層的發(fā)展及應用26-27
• 1.7 課題研究目的與內(nèi)容27
• 1.8 本章小結(jié)27-28
• 第二章 試驗材料、方法及設(shè)備28-33
• 2.1 試驗材料28
• 2.2 試驗方法及設(shè)備28-32
• 2.2.1 管狀粉芯絲材的拉拔成型28-29
• 2.2.2 涂層的制備29-30
• 2.2.3 金相試樣的制備30
• 2.2.4 涂層截面形貌觀察及化學成分的測定30
• 2.2.5 X射線衍射分析30
• 2.2.6 孔隙率的測定30
• 2.2.7 顯微硬度測試30-31
• 2.2.8 熱震試驗31
• 2.2.9 沖蝕磨損試驗31-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 金屬粉芯材料的設(shè)計和涂層組織分析33-49
• 3.1 粉芯材料的設(shè)計33-37
• 3.1.1 涂層設(shè)計基本原則33
• 3.1.2 粉芯材料的設(shè)計思想33-35
• 3.1.3 管狀粉芯絲材成型原理35
• 3.1.4 管狀粉芯絲材特點35-36
• 3.1.5 管狀粉芯絲材制備36-37
• 3.2 涂層的沉積成型37-38
• 3.3 涂層宏觀形貌分析38-39
• 3.4 涂層組織分析39-47
• 3.4.1 涂層形貌及成分分析39-42
• 3.4.2 涂層物相分析42-44
• 3.4.3 涂層致密度分析44-46
• 3.4.4 涂層不均勻性分析46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第四章 涂層的力學性能分析與評價49-64
• 4.1 顯微硬度分析49-51
• 4.2 抗熱震性能分析51-57
• 4.2.1 抗熱震性能及影響因素51-52
• 4.2.2 激冷條件下涂層抗熱震性能分析52-54
• 4.2.3 緩冷條件下涂層抗熱震性能分析54-57
• 4.3 耐沖蝕磨損性能分析57-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 課題結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周應兵;對磷在鋼中作用的再認識[J];濟南交通高等�？茖W校學報;1995年02期

2 葉福興;劉洛夫;崔崇;;等離子噴涂制備鐵基非晶合金涂層的結(jié)構(gòu)及其耐腐蝕性能的研究[J];有色金屬(冶煉部分);2008年S1期

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本文編號：868022