15crmo微束等离子弧表面改性的研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文15CrMo微束等离子弧表面改性的研究摘要汽轮机转子的轴在长期高温、高压、高转速情况下运行，易发生磨损失效，从而导致发电设备不能正常运行，甚至报废，但对磨损的轴进行替换更新造价昂贵。因此对轴的表面进行高效率、高质量和及时修复具有重要的经济价值和社会效益。针对磨损轴表面缺陷窄而浅的特点，论文采用微束等离子弧(Micro—beamplasmaarc，缩写MBPA)作为热源对15CrMo进行了表面改性试验。通过改变熔覆电流和扫描速度两组参数，研究了15CrMo表面熔凝处理后熔凝层的尺寸、组织

2、及性能的变化规律，研究了表面熔覆镍基合金层的表面改性方法，探讨了扫描速度和熔覆电流对合金层的组织及性能的影响；最后对微束等离子弧表面连续熔覆与火焰喷熔两种方法进行了比较。微束等离子弧表面熔凝处理试验结果表明：熔覆电流在10～30A范围内，熔凝层的宽度及深度随着熔覆电流的增大而增大，其显微组织为板条状马氏体组织，晶粒随电流增大逐渐变得粗大，而显微硬度随之减小；扫描速度在4-20mm／s范围内，熔凝层的宽度及深度随着扫描速度的增加而逐渐减小，其显微组织仍为板条状马氏体组织，晶粒也随之逐渐变得细小，而显微硬度随之增大；经

3、微束等离子弧表面熔凝处理后能使表面强化，硬度高达400～520HV，约为母材的2倍，提高了其耐磨性；电化学腐蚀实验结果表明经微束等离子弧表面熔凝处理后试样表面的耐腐蚀性能明显高于母材的耐腐蚀性能。微束等离子弧表面熔覆镍基合金层的试验结果表明：熔覆电流为20A时，熔覆层得到大量胞状晶、等轴晶和少量较小的树枝胞状晶；当电流增大至27A时，出现粗大的胞状树枝晶和柱状晶，而熔覆层的显微硬度有所下降，成份过渡明显；当扫描速度为2mm／s时，出现较为粗大的胞状树枝晶和柱状晶，扫描速度增大至5mm／s时，熔覆层出现较多的胞状太原

4、理工大学硕士研究生学位论文晶和等轴晶，同时出现少量的柱状晶和胞状树枝晶，熔覆层的稀释率降低，其显微硬度提高，熔覆层的镍和铬两种元素的含量减少，而硅元素的含量变化不大。微束等离子弧连续熔覆与火焰喷涂比较可知，两种方法均可获得1，一Ni，Y．(Ni，Fe)，NiB，CrC等。而两种方法所获得的熔覆层与基体的结合界面的形态、组织及性能相差较大。经微束等离子弧获得的熔覆层，气孔和夹杂较少，过渡层平直，清晰，并且达到良好的冶金结合；而火焰喷熔温度相对较低，喷熔过程中常伴随空气混入涂层，涂层中出现大量气孔和夹杂物，过渡层不均匀

5、，不清晰，从而表现出组织的不均匀。微束等离子弧熔覆层的显微硬度约为550～650HV，低于热喷涂层，其耐磨性稍差一些，但耐蚀性试验结果表明，经微束等离子弧熔覆后的试样表层的耐蚀性明显高于热喷涂层的耐蚀性能。关键词：微束等离子弧，15CrMo，表面改性，表面熔凝，表面熔覆太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYON15CrMoSURFACEMODIFICATIONBYMICRO．BEAMPLASMAARCABSTRACTLong—termrunningwithhighrotaryspeedunderthecondit

6、ionofhightemperatureandpressure，theaxisofgasturbinerotormightbeworn—outthatresultinpowerequipmentbeincapableofworknormally,evenout—of-service．ButitistooexpensiveforUStoreplacetheoldaxiswithanewone．Soitisverynecessaryandbeneficialtorepairthewore—outaxissurfacei

7、ntimeandhighefficiency，highquality．Consideringthenarrowandshallowdefectsofworn—outaxis，Micro—beamplasmaarcwasintroducedasheatsourcetostudysurfacemodificationof15CrMo．Bychangingparameterssuchasscanningcurrentandspeed，thedimensionofmeltingzone，microstructureandp

8、erformancewereresearched．MicrostructureandperformanceofSurfacecladdingnickelbasealloywerestudied．Finally,themethodofsurfacecladdingbyMBPAwascomparedwiththecoatinglayerbyoxy·acetyle