退火处理对含纳米陶瓷粉电弧喷涂层组织结构与高温冲蚀性能的影响.pdf

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1、刘少光等退火处理对含纳米陶瓷粉电弧喷涂层组织结构与高温冲蚀性能的影响2023退火处理对含纳米陶瓷粉电弧喷涂层组织结构与高温冲蚀性能的影响。刘少光9吴进明9张升才9荣淑杰9胡小海9李志章浙江大学材料系浙江杭州310027摘要!开发含纳米组分的粉芯丝材9采用超音速电喷涂技术中研究和应用纳米材料的相关报道极少弧喷涂技术获得复合涂层9对涂层进行退火处理9结合Ti-Al系金属间化合物具有较高的硬度高比强度优金相硬度X射线衍射扫描电镜透射电镜等分析方良的热稳定性及抗高温氧化性能是抗高温冲蚀磨损58法对喷涂层的组织结构和高温

2、冲蚀性能进行表征o结涂层材料的合适选择我们的前期研究工作表果表明$喷涂过程中粉芯丝材的表皮材料和芯粉材料明采用含TiAl金属间化合物粉末的粉芯丝材并利3能相互熔解和融合形成较均匀的固溶体;涂层中硬度用电弧喷涂技术制备的复合涂层具有优良的抗高温冲9分布较均匀;退火处理使涂层缺陷减少9应力消除9亚蚀性能本文在此基础上进一步添加Ni包覆稳相分解9同时结晶度提高9从而显著提高涂层硬度;Al2O3和CO包覆Al2O3-TiC纳米粉末制备纳米复合退火处理后涂层耐高温冲蚀性显著提高o涂层而后进行高温冲蚀的强化模拟试验并和商用关键词!

3、电弧喷涂"纳米复合涂层"退火处理"高温冲Cr3C2化合物粉末为主的芯粉材料制备的涂层进行结蚀磨损构和性能比较中图分类号!TG174文献标识码!A2试验方法文章编号!1001-9731#2006$12-2023-042.1电弧喷涂材料制造1引言直径@2.0mm电弧喷涂粉芯丝材的制备在专用大型燃煤发电厂锅炉管道的主要失效形式是高温的包丝机和拉丝机上进行具体制备过程为先将下飞灰颗粒引起的高温冲蚀磨损长年累月的飞灰冲12mm>0.3mm的碳钢带质量分数0.08C作为丝蚀磨损造成锅炉管道管壁减薄直至管内的高压水或材的表皮材料用包

4、丝机的前三组压轮压成U型然高压蒸汽在减薄处爆破出现爆管现象表面涂层后经过加粉装置时加入芯粉材料再经过4组包丝滚保护是解决锅炉管道磨损和爆管问题的有效方法压轮包紧压实成@3.8mm的丝材包丝完成后丝材迄今已出现火焰喷涂等离子喷涂激光喷涂以及电进入拉丝机经过12道拉拔减径成@2mm的成品丝14弧喷涂等多种表面涂层保护技术材纳米材料和技术是当今材料领域研究和应用的热粉芯丝材规格及成份配比见表1点之一纳米材料有其独特的性能优点但是在电弧表1涂层制备用粉芯丝材Table1COredWireSuSedfOrthecOatingS丝

5、材编号规格(mm)表皮材料芯粉材料(质量分数)填充率()70TiAl3(80200目)+30Ni包覆纳米NW1@2碳钢带60Al2O3(30Ni+70Al2O3)70TiAl3(8000目)+30CO包覆纳米NW2@2碳钢带60TiC-Al2O3(10CO+20TiC+70Al2O3)60Cr3C2930Cr96V-fe94Nb-feNW3@2碳钢带60(80200目)S粉材料所占的体积分数用纯AlTi金属按等原子比经真空熔炼所得块为商业热喷涂用复合陶瓷粉末材粉碎后经80200目泰勒标准筛筛分而得TiAl3金2.2电弧

6、喷涂试样制备属间化合物粉末Ni包覆Al和CO包覆Al选取20钢板作为基底材料表面喷刚玉砂进行除2O32O3-TiC纳米粉末由相应的商用纳米陶瓷粉在超声波中锈处理达到Sa3级然后立即用CAS-400型超音速采用化学镀工艺包覆相应金属NW3所用芯粉材料电弧喷涂机进行电弧喷涂电弧喷涂气源由0.60.8。收到初稿日期!2006-08-07收到修改稿日期!2006-11-01通讯作者!吴进明作者简介!刘少光1964-男副教授博士生主要从事高温冲蚀磨损和耐磨材料研究20242006年第12期<37>卷3/min的空压机提供每种材料

7、分别喷涂16MPa~3m2.4试样分析方法块试样涂层厚度1.01.5mm冲蚀试样表面磨加工用美国fEI公司的SIRION场发射扫描电子显微至l0.8电弧喷涂层试样退火处理工艺为600>镜以及X射线能量色谱仪对喷涂层1h的磨损表面进行扫描电镜形貌观察和能谱分析用2.3高温冲蚀磨损试验LEICA-DMLM光学显微镜<日本>对喷涂层剖面进行冲蚀试验在自行研制的高温冲蚀磨损试验机上进金相观察分析用12kW转靶RigakuX射线衍射仪9]行试验温度参数模拟大型燃煤锅炉水冷壁管的实<日本>对喷涂层进行XRD

8、相结构分析用JEM-际运行温度使冲蚀气流温度和试样温度分别与水冷200CX透射电镜进行纳米组份形貌分壁管的内外介质温度相对应;冲蚀磨粒选取比实际飞析用MH-5EVERONEG/NfAK1-2000显微硬度灰更硬~速度更快的刚玉砂以缩短试验周期计对各涂层的剖面金相试样进行100g载荷的显微硬2O3由于实际工况