抗固体粒子冲蚀磨损crnx镀层的性能研究

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1、哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：誊／f々彩日期：们oc1年厂0月莎日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留

2、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(囵在授予学位后即可口在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：南书．幻导师(签字)：，『锄艺I日期：Ⅵ田1年p月f岁日叫轨，月修日哈尔滨l：程人学顾fj学付沦文摘要固体颗粒冲蚀磨损(S．P．E．)是

3、汽轮机叶片的重要失效形式之一，对汽轮机叶片材料表面进行镀覆处理是提高材料耐冲蚀性能的主要手段。本文采用多弧离子镀方法对2Crl0MoVNbN钢表面进行了改I生处理，分析了CrNx镀层组织并重点研究了镀层和母材的耐S．P．E性能。分析结果为：CrN。镀层从表面到膜基界面的相组成依次为CrN+Cr2N-屺r、Cr2N+Cr和Cr2N+Cr+Fe-Cr(固溶体)：镀层组织致密，缺陷较少，镀层与基体结合良好；镀层表面有熔滴突起，镀层中存在单质Cr的颗粒。母材2Crl0Mo、仆咖、J钢具有典型塑性材料的冲蚀磨损特征，冲蚀磨损率在冲蚀角220左右达到最大值；C1．Nx镀

4、层具有典型的脆性材料的冲蚀磨损特征，冲蚀磨损率在冲蚀角为900时达到最大值。速度越大，冲蚀磨损率越大。通过ANSYS／LS．DYNA有限元模拟和表面形貌分析，得出了两种材料的冲蚀磨损机理。对于2Crl0Mo、仆n)N钢，低角度主要以“犁沟”和“变形唇"为主要失效特征，由于固体粒子75％为片状，冲蚀速度较高，粒子携带的能量较大，直接把变形唇片冲击剪切掉，故而冲蚀磨损较严重。高角度条件下，材料以塑性变形为主，粒子反复冲击下，材料塑性变形能力耗尽，最终发生表面疲劳剥落。CrNx镀层在低角度下仍然有切削的痕迹，但镀层硬度比较大，组织均匀致密，缺陷较少，切削只是轻微的

5、痕迹，在缺陷部位和Cr熔滴脱落的部位有片状剥落和Cr熔滴拔出的现象。高角度条件下，粒子冲击镀层表面，在表面产生局部应力集中，且应力集中沿层间扩展，粒子反复冲击，裂纹连接在_起，镀层发生片状剥落。通过母材和CrNx镀层的耐S．P．E的实验发现：C订‰镀层的抗高温固体粒子冲蚀磨损性能远大于母材，速度为210m／s时，冲蚀角为180时，母材的冲蚀磨损率是CrN。镀层的400倍左右，900时则为27倍左右。速度为420m／s时，冲蚀角为180时，母材的冲蚀磨损率是CrN。镀层的400倍左右，900时则为3．0倍左右。同时，与汽轮机经常采用的防护层渗硼层冲蚀磨损实验结

6、果和力学性能进行比较，无论l80冲蚀角还是900冲蚀角，渗硼层的冲蚀磨损率都要大于CrNx哈尔滨I：W人’≯硕tj’≯何沦文抗固体粒子冲蚀磨损性能比渗硼层要好。两者硬度相近，CrN。镀层的断裂韧性优于渗硼层。因此，CrN。镀层是’一种比较理想的汽轮机叶片材料抗【刮体粒子冲蚀磨损防护层。关键词：固体粒子冲蚀磨损；CrN。镀层；有限元模拟；ANSYS／LS．DYNA哈尔滨Ij科人学硕卜节何论文AbstractSolidparticleerosion(S．P．E)isoneofimportantfailureformsofturbineblades．Theplat

7、ingtreatmentonthesurfaceofturbinebladesisapdmarymeanstOimprovetheerosionresistance．Surfacemodificationtreatmentonthe2Crl0MoVNbNsteelwasconducteduSillgmulti-arcionplatingmethod．ThemicrostructureofCrNxcoatingwasanalyzedandthestudywasfocusedontheS．P．E．resistanceofbothcoatingandbasemet

8、al．Theexperimentalresultsa