超音速火焰喷涂陶瓷涂层的组织与性能研究及拉伐尔管的设计

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1、超音速火焰喷涂陶瓷涂层的组织与性能研究及拉伐尔管的设计秦清彬(材料加工工程)指导教师：王引真教授摘要零部件的失效大多起源于表面，为了提高石油装备的使用寿命，本文采用超音速火焰喷涂技术(}ⅣoF)制备了Ni-Cr-C系和WC．Co涂层，对比分析了两类涂层的组织和性能。探讨了超音速火焰喷枪拉伐尔管的结构参数对喷涂粒子速度、温度场和压力场的影响规律及喷涂过程中引起堵枪的原因。HVOF的燃气流量对涂层的组织和性能有较大的影响。燃气流量适中和较高时均可获得性能优异的涂层，但燃气流量较低时，涂层的综合性能较差。Ni-Cr-C系涂层和WC．Co涂层均具有较高的抗拉结合强度和耐冲蚀性能，在HCI腐蚀介

2、质中具有良好的耐蚀性；Ni．Cr-C系涂层由于碳化物的分解程度较轻，涂层中存在呈弥散分布的碳化物相，涂层的耐冲蚀性能优于WC—Co涂层；WC—Co涂层由于组织致密，其在HCI腐蚀介质中的耐腐蚀性优于Ni．Cr-C系涂层。在磨粒冲击下，涂层的失效机制是涂层粒子层问产生裂纹并扩展，最终导致粒子沿层间剥落。当冲蚀角小于60。时，涂层的失效具有疲劳磨损和微切削两种特征；当冲蚀角大于60。时，涂层的失效具有疲劳磨损的特征。拉伐尔管中所形成的温度场和压力场与拉伐尔管锥角有关，随着拉伐尔管锥角的增加，出口处的温度和压力有所降低。喷涂粒子在拉伐尔管中的加速度也与拉伐尔管锥角有关，当锥角为40。时，由于

3、拉伐尔管对焰流的收敛加速作用较小，喷涂粒子的速度较低；当锥角为60。时，喷涂粒子的速度最大；当锥角为80。时，由于拉伐尔管的反压较大，由热能转化为动能的部分减少，喷涂粒子的速度又有所降低。影响堵枪结瘤的因素较多，主要包括：喷涂材料、粉末粒度、喷涂工艺参数、拉伐尔管内表面的粗糙度、送粉量、冷却水的温度和喷枪枪管的长度，其中，拉伐尔管内表面的粗糙度的影响程度最大。喷涂时选用内表面粗糙度较低的拉伐尔管、粒度范围较窄的粉末、适中的燃气流量、适中的喷管长度，并控制冷却水的温度可在一定程度上减少堵枪结瘤的形成。关键词：超音速火焰喷涂，氧氯化反应器，燃气工艺参数，拉伐尔管，堵枪结瘤Studyonth

4、emicrostructureandcapabilityoftheHVOFsprayinganddesigningoftheLavalnozzleQINQing-bin(MaterialProcessingEngineering)DirectedbyAssociateProfessorWANGY'm-zhenAbstractInordertoprolongworkingtimeoftheoneqaipmmt,wespayedtwokindsofcermetcoatingincludingNi-Cr-CandWC-CobyHVOFskill．Contrastthetwokindsofco

5、ating’Scapabilityandmicrostructure．Discussthelawofinfluencetotheparticles’velocity,temperatureandpressurebytheparameteroftheHVOFgun．AndstudythereasonthatleadingtoalotofnubbleintheLavalnozzlebetweenthesprayingdiscourse．Thetechnicalparameterofdimethylmethaneinfluencesthecapabilityandmicrostructure

6、obviously．BoththemiddleandhighparameterofdimethylmethaneCanproduceexcellentcoating．Whentheparameterofdimethylmethaneislow,theintegrationcapabilityisofpoorquality．Ni-Cr-CandWC—CocoatinghavegoodcapabilitythatCanbeabletobearabrasionandcombining．Besidethat，thecoatingshave900dcapabilitytobearerosioni

7、nHCIcondition,too．CarbideintheNi—Cr-Ccoatingdecomposeslittle．QuitealotofcarbideisdispersionintheNi-Cr-Ccoating．Becauseofthat,thecapabilitytobearerosionisbetterthanWC—Cocoating．ThemicrostructureofWC-Cocoatingiscompact．Sotheca