高速电弧喷涂FeMnCrAl/Cr_3C_2涂层的抗高温冲蚀磨损性能

采用高速电弧喷涂技术在20(AISI 1020)钢基体表面制备FeMnCrAl/Cr3C2涂层,通过光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等方法,对FeMnCrAl/Cr3C2涂层显微组织、抗高温冲蚀磨损性能和冲蚀磨损机理进行研究。结果表明:在全部冲击角范围内,FeMnCrAl/Cr3C2涂层表现出优于20钢的抗高温冲蚀磨损性能;FeMnCrAl/Cr3C2涂层的冲蚀磨损机理如下:在低冲击角下,破坏模式以犁耕和切削作用为主;在高冲击角下,破坏模式以挤压疲劳开裂和脱落作用为主;在中间冲击角范围,破坏模式表现为挤压和切削;在全部冲击角下,破坏模式都伴随着新鲜表面在二次冲击下的脆性开裂脱落和过度塑性变形导致疲劳脱落的复合失效形式。     

高速电弧喷涂FeMnCr/Cr3C2涂层抗高温冲蚀磨损性能

针对超临界锅炉管道的严重冲蚀磨损问题,采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制取耐磨涂层,并研究其高温冲蚀磨损特性。采用场发射扫描电子显微镜和X射线能谱分析等方法探讨涂层的冲蚀磨损规律。结果表明,FeMnCr/Cr3C2涂层最大冲蚀率出现在冲击角60°附近,表现出半塑性冲蚀磨损特征;其耐高温冲蚀性与FeCrNi/Cr3C2涂层相近,明显优于20钢。     

超音速电弧喷涂LX88A涂层冲蚀磨损性能研究

以20 g钢为基体,采用超音速电弧喷涂技术制备LX88A涂层,通过扫描电镜、热震试验、结合强度试验、显微硬度试验、孔隙率检测和冲蚀磨损试验等方法研究了涂层的性能。结果表明,超音速电弧喷涂LX88A涂层具有良好的抗冲刷磨损性能,是一种经济有效的石油矿场机械防冲蚀涂层。     

Q235钢基表面超音速电弧喷涂WC-Co涂层冲蚀磨损性能研究

采用超音速电弧喷涂工艺(HVAS)在A3钢基体上制备了WC-Co涂层,对所制备的涂层在不同冲蚀角度下的冲蚀磨损性能进行了研究。结果表明:冲蚀磨损时,喷涂电流为100 A和200 A的涂层质量损失都随冲蚀角的增大而增加,冲蚀角为30°时磨损量最小,冲蚀角为90°时磨损量最大,说明冲蚀过程中冲蚀粒子的锤击作用对材料的质量损失影响更大。喷涂电流为100 A时的冲蚀磨损量要高于喷涂电流为200 A的冲蚀磨损量,喷涂电流增大,弧区温度升高,容易形成细小熔滴,在压缩空气作用下粒子飞行速度增大,动能提高,促使涂层表层硬度提高,从而提高了涂层的耐磨性。     

电弧喷涂层高温氧化行为

对3种电弧喷涂涂层进行了800℃高温氧化腐蚀试验，比较了不同含铬丝材电弧喷涂层的高温氧化行为，分析了涂层中铬的作用及其抗腐蚀机理，结果表明，含铬量对涂层的抗氧化性能有明显影响，含铬量越高，形成的保护性氧化铬膜越致密，相同时间形成的氧化膜越薄，腐蚀质量增值越低，由于粉芯丝材在喷涂过程中铬烧损较多，铬在涂层中的分布不均匀，形成的保护膜较疏松，使涂层抗蚀性降低。     

超音速电弧喷涂Ni-Ti涂层的磨粒磨损性能研究

采用超音速电弧喷涂工艺在2Cr13马氏体不锈钢基体上制备了Ni-Ti涂层。用X射线衍射研究了涂层的相组成,用扫描电镜对涂层的显微结构和磨损后形貌进行了分析,测试了涂层的显微硬度,在橡胶轮磨粒磨损试验机上研究了涂层的耐磨粒磨损性能。结果表明,Ni-Ti涂层主要组织为NiTi(B2)相和一定量的TiO、NiO等氧化物,该涂层不仅有较高的硬度,而且较2Cr13基体有更加良好的耐磨粒磨损性能。     

高速电弧喷涂Fe-Al复合涂层高温腐蚀研究

研究了高速电弧喷涂（HVAS）的几种Fe-Al复合涂层的耐高温腐蚀行为,用SEM观察分析了腐蚀表面的形貌和成分、涂层截面的组织结构.结果表明：随温度升高,4种Fe-Al涂层的腐蚀增重都增加,添加Cr3C2比添加WC或不添加任何增强的Fe-Al涂层有更高的耐腐蚀性. Fe-Al/Cr3C2涂层外表面形成了铝和铬的氧化物,阻止了氧化的进一步进行. 关键词：高速电弧喷涂;高温腐蚀;Fe-Al涂层     

高速电弧喷涂Fe3Al/WC复合涂层高温冲蚀行为研究

采用自行研制的新型热喷涂Fe3Al/WC复合合金粉芯丝材,成功地用高速电弧喷技术制备出了Fe3Al金属化合物基金属陶瓷复合涂层。对涂层成分、显微组织、涂层相结构和组成进行了分析,结果表明,涂层由以Fe-26Al为主的Fe3Al基体相与约20%的WC、W2C和 a-Al2O3相组成。对比研究了Fe3Al/WC涂层和电站锅炉钢20 g从室温至650 ℃氧化环境条件下不同攻角的高温冲蚀磨损性能,结果表明Fe3Al/WC涂层的高温冲蚀磨损抗力高于20 g钢,650 ℃和30°攻角下的稳态相对冲蚀磨损抗力为20 g钢的3.14倍。温度对Fe3Al/WC涂层的冲蚀行为有较大影响：温度 < 450℃,涂层的冲蚀率变化不大,表现出塑性材料的冲蚀行为;温度 >450 ℃,涂层冲蚀率变化较大,呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。并对其高温冲蚀磨损机理进行了分析。     

超音速电弧喷涂NiTi混合涂层的冲蚀磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上分别制备Ni Ti涂层和Ni Ti/Ni Al混合涂层。用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,用扫描电镜分析了涂层的组织形貌,在显微硬度仪上进行了硬度测试,在冲蚀试验机上进行了涂层耐冲蚀性能的研究。结果表明,Ni Ti/Ni Al混合涂层较Ni Ti涂层具有更高的硬度,涂层组织也更加均匀致密,耐冲蚀性能强于Ni Ti涂层。     

热喷涂合成Fe3Al基涂层的高温摩擦学特性

采用自制的新型热喷涂粉芯丝材和高速电弧喷涂技术成功制备出Fe3Al金属化合物基合金涂层，对涂层的组织、成分和相结构进行了初步分析，并测试了涂层在室温至650℃的摩擦学特性。结果表明：Fe3Al涂层的基体相由含29％Al(摩尔分数)的Fe3Al和FeAl二相混合物组成，Fe3Al／WC涂层基体为Fe-26％Al(摩尔分数)合金；添加少量WC硬质相的Fe3Al／WC涂层具有良好的高温减摩特性和耐磨性，450℃和650℃其相对耐磨性分别比20g钢高1．92倍和9．23倍；WC／W2C硬质相对Fe3Al基体的强化作用，以及涂层表面形成具有自保护作用的高硬度致密氧化膜是Fe3Al／WC涂层高温耐磨性提高的主要原因。     

超音速电弧喷涂耐磨涂层在电站锅炉受热面上的应用

阐述了超音速电弧喷涂技术的原理、特点及其应用.为防止锅炉受热面泄漏,可在电站锅炉吹灰器吹损的管壁表面喷涂耐磨涂层.指出应用超音速电弧喷涂技术对防止锅炉受热面泄漏问题,具有重要的实际意义.     

Tribological properties of high velocity arc sprayed Fe-Al based composite coatings at elevated temperature

Fe-Al based intermetallic composite coatings were in-situ synthesized using Fe-Al/Cr3C2 or Fe-Al/WC cored wires and high velocity are spraying (HVAS) technology. The tribological properties of the Fe-Al based intermetallic composite coatings were investigated using a ball-on-disc tribotester from room temperature to 650 ℃. The results show that the coatings have relatively high bond strength and micro-hardness. The tribological properties of Fe-Al/Cr3C2 and Fe-Al/WC composite coatings were further analyzed and compared. Low and stable wear rates of the Fe-Al based intermetallic composite coatings were indicated from room temperature to 650 ℃. The excellent wear resistance of the composite coatings in high temperature was discussed.     

温度场对电弧喷涂热应力的影响

基于热力学热传导原理和材料力学力和力矩的平衡原理,提出了考虑温度场的电弧快速成形涂层和基体热应力分析方法,能计算涂层成形后,由于自身温度降低以及向基体热传导产生温度场变化引起涂层和基体的热应力.借助广义热传导方程并赋予给定初始和边界条件,推导了基体厚度方向各位置温度分布函数,将推导的温度分布函数结合温度应变方程、力和力矩平衡方程推导了涂层和基体由于温度场变化产生的热应力理论计算方法.结果表明,热应力理论计算方法较好反映喷涂成形后涂层和基体间热应力分布规律,能较好控制涂层的质量,实现厚成形.     

热喷涂FeCrAl/WC涂层的组织和高温冲蚀行为

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备高温氧化环境下抗冲蚀磨损FeCrAl/WC涂层。用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对FeCrAl/WC涂层的组织、成分和涂层表面冲蚀磨损形貌进行了分析。用自制的高温冲蚀磨损试验机对FeCrAl/WC涂层在不同温度、攻角下的冲蚀磨损性能进行了测试。结果表明 ,高速电弧喷涂FeCrAl/WC涂层具有颗粒增强复合材料的层状组织特征。 4 5 0℃以下 ,FeCrAl/WC涂层均呈现韧性冲蚀行为 ;90°攻角时不同温度以及 6 5 0℃时不同攻角对FeCrAl/WC涂层的冲蚀行为影响不大。温度高于 35 0℃ ,FeCrAl/WC涂层具有良好的全攻角冲蚀磨损抗力 ,6 5 0℃棱角状石英磨粒冲蚀条件下 ,FeCrAl/WC涂层的冲蚀磨损抗力为 2 0g钢的 1 .94～ 2 .0 3倍。探讨了FeCrAl/WC涂层高温冲蚀磨损机理     

生物质燃料锅炉20G钢低温过热器管爆裂失效分析

某生物质燃料锅炉低温过热器管在运行中爆裂,对其失效原因进行了分析。结果表明,爆管的原因与生物质燃料灰分和多次短时超温有关。燃料灰分中的碱金属氯化物、硫化物使腐蚀加速,形成氧化物的速度加快,并使管道经历多次短时超温。超温造成组织中珠光体球化,使材料强度下降。氧化物脱落后,管壁的实际壁厚减薄,不足以承受管中的压力导致爆裂。     

Oxidation performance of Fe-Al/WC composite coatings produced by high velocity arc sprayed at 800 ℃

Fe-Al/WC intermetallic composite coatings were prepared by high velocity arc spraying (HVAS) technology on 20G steel and the oxidation performance of Fe-Al/WC composite coatings was studied. The results demonstrate that the kinetics curve of oxidation approximately follows the logarithmic law and the oxidation velocity of Fe-Al/WC composite coatings is less than that of 20G steel after 5 h. The composition of oxidized coating is mainly composed of Al2O3, Fe2O3, Fe3O4 and FeO. These phases distribute unevenly. The protective Al2O3 film firstly forms and preserves the coatings from further oxidation.     

Cr3C2/Ni3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr3C2/Ni3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性.结果表明,经1000℃长期时效后,Cr3C2/Ni3Al复合材料中的Cr3C2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高.Cr3C2/Ni3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni3Al合金的1/2.分析认为,Cr3C2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进了α-Al2O3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性.Cr3C2具有良好的高温化学稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用.优良的高温稳定性使得Cr3C2/Ni3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役.     

镍基WC等离子弧熔敷层的组织和高温磨损性能

为在15CrMo钢表面采用等离子堆焊含60%WC的镍基合金粉末,对堆焊层的显微组织、硬度和高温耐磨性能进行了试验分析.结果表明,堆焊层焊道成形良好,堆焊层组织致密.堆焊层横截面上WC颗粒分布均匀,WC颗粒的质量分数可达60%以上,堆焊后WC颗粒硬度值基本上仍保持了原有的高硬度,颗粒表面重熔量小.堆焊层具有较高的硬度;原始WC颗粒构成的硬质骨架,加上次生WC的弥散强化作用,使堆焊层具有良好的耐磨料磨损性能,其600℃高温耐磨料磨损性能为45正火钢的5倍以上.     

喷射沉积7075A1／SICp铝基复合材料板材的高温拉伸变形行为

当温度为300-450℃，应变速率为0．001-0.1S^-1时，在WDW-E200拉伸机上采用单向拉伸实验研究喷射沉积7075A1／SIC。复合材料板材的高温变形行为；分析板材的变形激活能以及流变应力、变形温度和应变速率之间的关系。结果表明：随着变形温度升高和应变速率降低，7075AI／SiCp复合材料板材拉伸流变应力减小；其最大拉伸断裂伸长率由5．03％增加到71．07％；7075A1／SICp复合材料板材应变速率敏感系数的最大值仅为0．22，在温度为623、673和723K时其变形激活能分别为380．49、323．42和434．S6kJ／mol，均高于铝的晶格自扩散激活能（142kJ／mol）。