高cr含量镍基合金焊丝的制备及其抗高温氧化与腐蚀性能

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1、中图分类号：TG146；TG174.4论文编号：102870618-SZ032学科分类号：085204硕士学位论文高Cr含量镍基合金焊丝的制备及其抗高温氧化与腐蚀性能研究生姓名赵雅萱专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师王少刚副教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyPreparationofHighCrContentNi-BasedA

2、lloyWireandItsHighTemperatureOxidationandCorrosionResistanceAThesisinMaterialsEngineeringbyZhaoYaxuanAdvisedbyAssociateProfessorWangShaogangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以

3、标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要针对热电厂锅炉设备等在运行过程中，零部件易发生高温氧化与热腐蚀的问题，本文研制开发出一种可以在普通钢构件表面进行喷涂的高Cr含量的镍基合金焊丝，以达到对工程构件表面的有效防护，同时降低产品

4、的生产成本。采用真空感应熔炼方法，通过合理设计合金的化学成分及优化熔炼工艺，成功制备出了一种Cr含量较高的镍基合金（含42.98%Cr）。进一步对铸态合金进行锻造和拉拔处理，最终获得直径为2mm的焊丝成品。对制备的合金铸锭、锻造状态试样、焊丝成品进行金相组织观察与力学性能测试，并对铸锭与锻态合金试样进行了X射线衍射分析与拉伸断口扫描观察，结果表明，铸态合金的组织与性能符合预期设想，制备出的焊丝其力学性能满足实际使用要求。为了进一步探究制备出的高Cr含量镍基合金焊丝的抗高温氧化及耐热腐蚀性能，分别选取锅炉管道及高温受热面常用材料Q345钢和304不锈钢两

5、种材料作为基体，采用电弧喷涂工艺分别在两种基体表面制备高Cr含量镍基合金涂层。分别对Q345钢涂层试样在750℃、304不锈钢涂层试样在1000℃条件下的抗氧化行为与耐热腐蚀行为进行了研究，并与相同试验条件下无涂层的Q345钢、304不锈钢基体试样的高温氧化与腐蚀行为进行了对比分析。结果表明，在两种不同基体上喷涂涂层，经过0-60h高温氧化与热腐蚀后，两种涂层试样的氧化动力学曲线与腐蚀动力学曲线均呈抛物线型，且拟合度都高于0.97。而无涂层基体试样的氧化动力学曲线与腐蚀动力学曲线都趋于直线式增长。微观分析显示，在高温下涂层表面生成了连续的Cr2O3与具

6、有尖晶石结构的NiCr2O4等氧化物，这些组成相致密、均匀分布在涂层中，能够有效阻碍氧原子侵入基体，抑制氧化与腐蚀过程的持续进行。总之，采用电弧喷涂方法在Q345钢、304不锈钢表面制备的高Cr含量镍基合金涂层，在高温下表现出良好的抗氧化性能与耐热腐蚀性能，可对热电厂钢制构件与零部件进行有效防护，提高其工作温度和使用寿命。关键词：镍基合金，真空感应熔炼，组织与性能，电弧喷涂，高温氧化性能，高温腐蚀性能I高Cr含量镍基合金焊丝的制备及其抗高温氧化与腐蚀性能II南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文ABSTRACTDuringtherunningofe

7、quipmentssuchasboilerinpowerplants,hightemperatureoxidationandhotcorrosionwillbeeasilygeneratedtotheircomponentsandparts.Astothisproblem,anickel-basedalloywirewithhighCrcontentisdevelopedinthispaper.Whenitissprayedonthesurfaceofordinarysteels,theeffectiveprotectioncanbeachievedo

8、nengineeringcomponents,andtheproductioncostcana