工业汽轮机阀杆超音速火焰喷涂的研究

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1、与开发DOh1O．3969／j．issn．1009-9492．2015．03．005工业汽轮机阀杆超音速火焰喷涂的研究刘中华，宋思远(杭州汽轮动力集团有限公司，浙江杭州310003)摘要：采用超音速火焰喷涂球形烧结态CrC：一25％NiCr复合粉末制备高温耐磨损涂层，分析了涂层的显微组织结构，测试了涂层的结合强度、硬度和耐磨性能。结果表明：涂层中以CrsC为主的颗粒增强相弥散分布在NiCr固溶体中，涂层的显微硬度比基体(2Crl2MoV)提高了3倍多，摩擦磨损性能也有明显提高。关键词：超音速火焰喷涂；阀杆；涂层；显微组织；摩擦磨损性能中图分类号：TG174．4文献标识码：B文章编号：1

2、009—9492(2015)03—0018—04HVoF0ntheValveSpindle0fIndustrialSteamTurbineLIUZhong—hua．SONGSi—yuan(CentralResearchInstitute，HangzhouSteamTurbine&PowerGroupCo．，Ltd，Hangzhou310003，China)Abstract：TheresistanthightemperatureabrasioncoatingispreparedbyhighvelocityoxygenfuelsprayedspheroidsinteredCrsC2—25％

3、NiCrcompositepowder，andmicrostructure，bondstrength，microhardness，frictionandwearpropertiesofthecoatingswereexamined．ResultsshowthatmainphaseinthecoatingisCrsC2particlesdistributingintheNiCrsolidsolution．Themicrohardnessofcoatingisabovethreetimesmorethanthatof2Crl2MoValloys，andthefrictionandwearp

4、ropertiesof2Crl2MoValloyisenhancedgreatly．Keywords：highvelocityoxygenfuelspraying(HVOF)；valvespindle；coating；microstructure；frictionandwearproperties0前言样表面喷涂制备了NiCr—Cr，C金属陶瓷涂层，对工业汽轮机的调节汽阀用来调节蒸汽流量，涂层的组织形貌、机械性能等进行检测、分析，使其与负荷相适应。在高温高压下，调节汽阀因为延长阀杆寿命提供技术支持。调节需要而频繁动作，阀杆易被擦伤、磨损、变1实验方法形甚至折断，造成调节汽阀的损坏，汽轮

5、机组不1．1涂层制备得不停机更换阀杆，造成较大的经济损失。阀杆喷涂材料采用球形烧结态Cr3C：一25％NiC复的性能关乎汽轮机组经济安全的运行。目前国内合粉末，其成分及性能指标如表1所示，形貌照采取一些表面强化处理工艺来延长阀杆的使用寿片如图1所示。试样选用阀杆基材2Crl2MoV，用命，但耐高温、耐磨性能不够高，作用有限，因于微观组织观察与分析的试验件尺寸为30mmx此有必要开发一种性能好，使用寿命长的工业汽20mmx10mm，用于拉伸试验用的试样尺寸为轮机用耐高温耐磨阀杆。表1Cr3C2—25％NiCr粉末的化学成分及物理性能NiCr—Cr，C金属陶瓷复合涂层在900℃以下具有优良

6、的抗高温氧化、抗高温气流和抗高温磨损性能u一1，持续受到人们的关注，已广泛应用于电站设备、能源、动力机械、航空航天等领域[6-101。本文采用HVOF喷涂工艺，在工业汽轮机阀杆试$杭州市产学研资助项目(编号：20082831E04)收稿日期：2014～10—22l一一_j[兰量羔珊发表2结合强度测试表属陶瓷复合涂层显微硬度极高，其平均显微硬度值可达到936HV，比未经处理的基体金属的241—285HV提高了3倍多，可见耐磨性也有大幅度的提高。表4复合涂层和2Cr12MoV的摩擦磨损性能2．3涂层耐磨性能由表4可见，涂层的摩擦失重量约为基体的1／10，这是由于基体相对涂层而言硬度较低，致

7、使基材表面质量损失很大；相比基体2Crl2MoV合金而言，涂层的摩擦系数还相对较低，明显地改善了2Crl2MoV合金表面的耐磨性能。进行干滑动摩擦磨损试验时，在法向载荷作图3涂层的高倍SEM照片用下，试样表面上的微观凸出部分被硬度很高WC磨球嵌人试样表面，试样材料相对硬度较呈团聚状的粒子与粒子之间结合紧密，弥散分布低，在滑动过程中被推挤、切削，使得韧性材料在基体上。2．2涂层硬度发生塑性变形并进一步导致疲劳扩展、破坏，材料中较脆的硬质相破碎并脱