等离子熔覆铁基涂层的组织及冲蚀磨损研究

采用等离子熔覆法制备了铁基涂层.研究了涂层的组织结构,测试了涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.结果表明:涂层显微硬度是基体材料不锈钢1Cr18Ni9Ti的2倍,最高达到550,涂层冲蚀后质量损失是不锈钢对比试样1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo的1/2左右.     

超音速火焰喷涂合成(Ti,Mo)C-Ni涂层组织和性能的研究

利用超音速火焰喷涂合成技术制备了4种不同成分含量的(Ti,Mo)C-Ni金属陶瓷涂层,并对涂层的组织和性能进行了研究.结果表明,对于不含Mo的3种涂层(1号、2号、3号)来说,1号涂层的显微硬度值最高,3号涂层的显微硬度值又较2号涂层高,且2号涂层的耐冲蚀磨损性能优于1号和3号涂层;对于Ni含量均为40%的2号和4号涂层来说,4号涂层由于加入了5%的Mo,显微硬度值较2号涂层大大提高,且4种涂层中,4号涂层的耐冲蚀磨损性能最好.     

材料抗冲蚀性的研究进展

综述了材料内在因素和环境因素变化对冲蚀的影响,韧性材料的耐冲蚀性能优于脆性材料,脆性材料仅在10^0冲蚀角以下才表现出较好的耐冲蚀性;冲蚀下的脆性材料和塑性材料的区分不仅与材料的韧脆性有关,还与冲击粒子的动能有关。当粒子质量发生变化时,材料的冲蚀机理随之变化;影响材料耐冲蚀磨损的重要内在因素是弹性模量而不是硬度;各种冲蚀机理都有一定的适应性和局限性。     

高速电弧喷涂FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层组织和性能的研究

通过常温超声波辅助化学镀方法制备Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体,以其作为增强相的粉芯材料通过高速电弧喷涂制备FeNiCr/Ni包覆Cr3C2涂层.采用光学显微分析、场发射扫描电镜分析(FE-SEM)、能谱分析(EDS)以及显微硬度测试方法,研究Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体对涂层组织结构及性能的影响.试验结果表明:Ni包覆Cr3C2陶瓷粉体能改善涂层中各相之间的结合状态,显著减少涂层的氧化物和孔隙率,并提高涂层与基体的结合强度、抗热震性和抗高温冲蚀性能.     

CrMoV和CrNi堆焊涂层耐泥沙冲蚀磨损性能研究

利用自制的冲蚀磨损试验装置,对水力机械过流部件堆焊修复中常用的CrMoV和CrNi合金堆焊涂层进行了液固两相流冲蚀磨损性能研究。结果表明:在低角度冲蚀磨损条件下,CrMoV合金堆焊涂层表现出优于CrNi合金堆焊涂层的耐泥沙冲蚀磨损性能,堆焊层硬度是耐泥沙冲蚀磨损的主要因素;在高角度冲蚀磨损条件下,CrNi合金堆焊涂层表现出比CrMoV合金堆焊涂层更好的耐泥沙冲蚀磨损性能,堆焊层组织的断裂韧性是主要因素;冲蚀磨损量随冲蚀速率增加而显著增加,冲蚀磨损率取决于冲蚀磨粒的能量。     

耐温耐磨有机硅基复合涂料的冲蚀磨损研究

研究了陶瓷颗粒增强体 ( Si C、Al2 O3)及不同冲蚀条件对有机硅基复合材料涂料 (以下简称有机硅复合涂料 )耐冲蚀性能的影响。发现基体组成、陶瓷颗粒种类、含量及冲蚀条件对有机硅复合涂料耐冲蚀性有很大的影响。合适的选择颗粒增强体 ,复合涂料的冲蚀率较纯有机硅涂料降低了 1～ 2个数量级。SEM冲蚀表面形貌分析表明 :低速冲蚀时涂层的磨损是因塑性变形和疲劳引起 ,而高速冲蚀时则由塑性变形、显微犁耕和显微切削造成。传统的耐温耐磨复合涂料多为纤维增强 ,因此研究开发新型颗粒增强复合涂料有较大的意义。     

超音速等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的力学性能及冲蚀磨损失效分析

为改善水轮机表面的抗冲蚀磨损性能,采用超音速等离子喷涂微米WC-10Co4Cr粉末制备碳化物金属陶瓷涂层。对涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲蚀性能进行了测试,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征和分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,并探讨了涂层在含沙水流中的冲蚀磨损失效机制。结果表明:获得的WC-10Co4Cr涂层的孔隙率为0.5%,平均显微硬度达1 226HV0.2,结合强度为70MPa,涂层的抗冲蚀磨损性能是基体的2.46倍,可有效提高基体的抗冲蚀性能,在含沙水流作用下的冲蚀磨损失效以犁削和剥落磨损为主。     

CrAlN抗冲蚀涂层制备及性能研究

为提高钛合金材料抗冲蚀性能,利用真空阴极电弧沉积技术在TC11钛合金上沉积CrAlN涂层,研究靶电流、偏压和气压对涂层结构及性能的影响。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,金相显微镜对表面的大颗粒进行定量分析;显微硬度计测量膜层的维氏显微硬度;采用喷砂试验机对涂层的抗冲蚀性能进行测试,通过三维表面轮廓仪测量涂层厚度和侵蚀坑的深度;X射线衍射仪表征涂层中的晶体结构。结果表明:靶电流从70A增大到110A,虽可提高涂层的沉积速率,但会导致涂层表面大颗粒增加,从而降低涂层的抗冲蚀性能;气压从1Pa增大至4Pa,可有效地减少涂层表面颗粒的尺寸及数量,但也会一定程度降低沉积速率及硬度;偏压对CrAlN涂层的结构及性能影响最大,偏压在-50V时涂层呈(200)择优取向,-100V涂层呈(111)择优取向,-200V时,涂层择优取向不明显;且随着偏压的增加,涂层的硬度及抗冲蚀性能增大,在高冲蚀角下,冲蚀的失效机理为脆性失效。结论:工艺参数中靶电流对表面质量的影响最大;涂层的生长取向与偏压密切相关;CrAlN涂层的表面质量及硬度直接影响其抗砂粒冲蚀性能,偏压对涂层抗冲蚀性能影响最大。最终优化的工艺参数为:靶电流90A、偏压-100V、气压4Pa。     

多功能超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层磨损性能研究

应用自行研制的多功能超音速火焰喷涂设备,在HVOF、HOV/AF、HVAF不同工况下成功制备WC10Co4Cr涂层,并测试了涂层性能.分析表明,HVAF工况下,碳化物几乎没有分解,涂层的显微硬度明显较高;二种工况中,涂层的磨粒磨损机制主要为碳化物颗粒的剥落,冲蚀磨损的失效行为主要表现为脆性材料的冲蚀磨损机制.相比之下,随着燃气温度的降低,涂层的耐磨粒磨损性能增强,涂层的抗冲蚀磨损性能与燃气流量和温度有关.     

粉末状态对超音速喷涂合成TiC-Ni涂层组织和性能的影响

以Ti粉、Ni粉和石墨为原料通过PVA制粒和混合制粒制备两种喷涂粉末.研究表明:制粒方式在超音速火焰喷涂对涂层组织和耐磨性能有很大影响.PVA制粒粉末进行喷涂,涂层的相组成为TiC、Ni和少量Ti与Ni的氧化物,组织致密具有典型的层状涂层结构特征,涂层耐冲蚀磨损性能较强;混合制粒由于在火焰气流中缺乏SHS反应的条件,粉末喷涂后涂层中含有大量的Ti和Ni的氧化物和少量的粘结相Ni,具有较多的孔洞涂层组织疏松,耐冲蚀磨损性能较差.     

挟沙风作用下风力机叶片涂层冲蚀特性研究

内蒙古中西部地区高频出现沙尘暴活动,风力机叶片涂层长期被挟沙风冲蚀磨损,导致风力机叶片涂层出现冲蚀坑和裂纹,缩短风力机叶片寿命。针对这一问题,利用自制的挟沙风试验台,采用气流挟沙喷射法对以环氧玻璃纤维板为基底的风力机叶片涂层进行低角度加速冲蚀磨损试验,用失重测量法测定冲蚀磨损量与冲蚀速度的关系,用扫描电镜(SEM)观测分析涂层表面的冲蚀形貌来确定冲蚀机理,并提出涂层冲蚀磨损程度的评价计算公式。结果表明:涂层的冲蚀磨损量随着冲蚀速度的增大而增加;低角度冲蚀以微切削冲蚀磨损作用为主,材料的硬度起着决定性作用,高角度冲蚀主要以挤压变形冲蚀磨损为主,材料的韧性起决定性因素,由于聚氨酯涂层材料是塑性材料,其韧性高而硬度低,故在低冲蚀角下冲蚀磨损量大;验证了评价计算公式用于评价涂层冲蚀磨损程度的可靠性,为运行在风沙环境下的风力机叶片涂层的改进提供理论依据。     

铝合金无缝气瓶严重腐蚀原因分析及预防

介绍了海上潜水用铝合金无缝气瓶局部严重腐蚀的原因和预防。     

抗空蚀材料研究应用进展

概括了材料空蚀机理及其影响因素 ,综合评述了材料抗空蚀性与其力学性能、组织结构之间的关系。介绍了抗空蚀材料在应用等方面所取得的进展 ,提出并讨论了目前研究的某些不足之处及今后的研究方向     

抗磨蚀材料失效过程的微观特性

用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和X射线衍射,对抗汽蚀较优的硼不锈钢堆焊层和抗磨蚀较优的碳化钨陶瓷堆焊层的原样、汽蚀后样和磨蚀后样进行了微观分析研究。结果表明,硼不锈钢堆焊层是较好的抗汽蚀材料,但抗磨蚀效果不理想;碳化钨对磨蚀损坏有良好的屏障作用;磨蚀坑是气泡溃灭产生的脉冲式法向负压力和脉冲式泥沙冲击切向分力联合作用的结果。     

固体粒子冲蚀微切削模型的数值模拟研究

气动运输的管道内壁受到粒子冲击会产生冲蚀磨损,通常利用微切削模型来预测其寿命周期。利用ABAQUS/CAE建立塑性材料微切削过程的有限元模型,通过对切削过程中粒子受力分析,研究了冲蚀角和冲蚀速度对磨损率与冲蚀角关系曲线的影响,确立了微切削模型适用的冲蚀角范围。     

试验条件对2Cr13钢不同处理状态冲蚀磨损抗力影响的试验研究

2Cr13钢不同处理状态冲蚀磨损试验结果表明,在石英砂冲击时,磨损率为冲击速度的指数关系,速度指数在1.5～1.9范围变化;以20°和70°冲角下的磨损率来衡量,调质态为典型的延性型,氮化态为典型的脆性型。四种处理状态的磨损率随磨料硬度的增高呈现不同的变化,并不全是随磨料硬度的增高而增加;除磨料硬度对磨损有影响外,还需顾及磨料其它特性所造成的影响。冲蚀磨损抗力高低的排队是,玻璃砂冲击时为氮化、淬火、回火、调质;石英砂冲击时则恰好相反。     

Al-Si-Cu-Fe压铸合金搅拌摩擦加工表面改性后的组织及冲蚀磨损性能

目前,通过搅拌摩擦加工(FSP)表面改性来改善材料表面冲蚀磨损性能的报道较少。对Al-Si-Cu-Fe过共晶压铸铝合金实施了搅拌摩擦加工(FSP),利用扫描电镜(SEM)、二次电子像(SEI)、背散射电子像(BEI)及冲蚀磨损试验机,研究了FSP对铸铝组织演化及表面冲蚀磨损性能的影响规律。研究表明:压铸合金中除α-Al基体外,第二相主要为共晶Si、β-Al3(Fe,Mn) Si2相以及少量的初晶Si;经过搅拌摩擦加工后,第二相的类别未发生变化,但α-Al相及第二相颗粒均被细化;压铸合金中第二相为长宽比较大的颗粒,受到冲蚀后发生断裂,使颗粒与基体间形成微孔洞;而FSP合金中第二相颗粒长宽比较小,且分布均匀,因此冲蚀过程中脆性断裂较少,从而降低了冲蚀磨损过程中合金的冲蚀率;压铸合金及FSP合金冲蚀率均随着冲蚀攻角增大而减小。     

材料表面抗空蚀涂层的研究进展

空蚀现象广泛存在于海洋平台、船舶机械和能源发电等领域。这种腐蚀现象不仅造成了巨大的经济损失,也成为相关从业人员的安全隐患。本文概述了抗空蚀涂层材料技术的研究进展,重点介绍了抗空蚀金属涂层技术和抗空蚀聚合物涂层技术。最后对目前抗空蚀材料存在的问题及未来发展进行了展望。     

Failure analysis of a high pressure differential regulating valve in coal liquefaction

Under harsh working conditions-high pressure differential, solid concentration and high velocity of a regulating valve in coal liquefaction, the valve plug damages easily. Its longest service life is less than 2000 h, which seriously affects the running safety. Failure analysis of valve plug is conducted via computational fluid dynamics (CFD) by using the actual physical parameters. The results show that the damage of valve plug results from a synergistic effect of cavitation erosion and abrasion. Two cavitation regions exist on the wall of valve bushing and plug, and a high-speed reflux appears on the plug head where the pressure is higher than the saturation pressure. Driven by the reflux, the cavitation bubbles and solid particles move toward the plug head, thus the most severe cavitation erosion and abrasion occur on the plug head because of the bubbles collapse and particle impacts. The decrease of valve opening tends to aggravate the valve plug damage caused by the combined effects of cavitation erosion and abrasion. Compare with the actual corrosion morphology, the accuracy of failure analysis is verified.     

Approaches to enhance elevated temperature erosion resistance of Ni-base superalloys

Erosive wear is also known as impact wear. Several industrial components are degraded due to solid particle erosion at high temperatures. Solid particle erosion of metallic materials at high temperatures is influenced by the nature of interaction between erosion and oxidation. The main objective of the present work is to critically examine how strength and oxidation behaviour can be tailored to enhanced resistance to solid particle erosion of Ni-base superalloys at high temperatures. It is noted that alloys which form Al₂O₃ scale are likely to have good erosion resistance. This study examines methods of improving the erosion resistance by enhancing the elevated temperature mechanical properties. Methods for forming various scales and improving their adhesion characteristics are also elaborated.