WC-Co-Cr涂层和0Cr13Ni5Mo基材的气体喷砂冲蚀行为

研究不同结构HVOF热喷WC-Co-Cr涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为,重点分析高速粒子冲击下涂层孔洞和层状结构等缺陷在不同攻角下的作用,提出高攻角气体喷砂冲蚀模型,解释了WC-Co-Cr涂层和0Cr13Ni5Mo基材的冲蚀行为规律。结果表明:低攻角时,涂层与基材的损伤机制均以微切削去除为主,涂层还伴有少量剥落,WC-Co-Cr涂层的耐冲蚀性能一般优于基材,但高孔隙率涂层更易切削导致冲蚀率比基材高。随攻角增大,涂层冲蚀率呈上升趋势而基材冲蚀率下降。高攻角时,层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展导致片状剥落,高孔隙率反而有利于吸收冲击能量和抑制裂纹扩展;基材则出现严重塑性变形。在气体喷砂条件下,涂层的层状结构对法向冲击极为敏感,攻角高于45°后,WC-Co-Cr涂层的冲蚀率为基材的1.3～4.1倍。     

HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的砂浆冲蚀行为

以2种不同的HVOF喷涂系统和3种商用粉末在0Cr13Ni5Mo基材上喷涂6种WC-10Co-4Cr涂层,用自行研制的料浆罐冲蚀设备对涂层和基材的砂浆冲蚀行为进行了研究,分析了显微结构和显微硬度对涂层冲蚀性能的影响及涂层冲蚀后的表面形貌.结果表明,在文中试验范围内涂层和基材的冲蚀失重均随冲蚀时间线性增加;各攻角下,WC-10Co-4Cr涂层的耐冲蚀性远远优于0Cr13Ni5Mo不锈钢;除了分层和裂纹明显的涂层,HVOF热喷WC-10Co-4Cr涂层的冲蚀失重表现出对攻角不敏感的特征.涂层的冲蚀机制为粘结相的微切削和涂层片状剥落,低攻角下的剥落坑面积大而浅,高攻角时面积小而深,片状剥落的程度随涂层气孔率的增加而增加.     

两种Ni基喷涂层微观组织及性能的研究

利用AC-HAVF喷涂技术在水轮机叶片材料0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备Ni67、Ni60/WC涂层,对两种涂层的微观组织及冲蚀磨损、空蚀性能进行研究.结果表明:涂层主要由Ni-Fe固溶体以及Cr0.19Fe0.7,Ni0.11,Cr26C3,CrB2等相组成,Ni60/WC涂层中还含有WC、M6C(Ni2 W4C或Fe3W3C)等硬质相;涂层与基体结合很好,两种涂层的孔隙率都很低,具有很高的结合强度和硬度;两种涂层的冲蚀磨损性能优异,磨损失重约为0Cr13Ni5Mo基体的20%,较基体有很大程度的提高,但耐空蚀性能较差,低于基体,耐空蚀性能有待提高.     

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。     

HVOF热喷WC-Co-Cr涂层在不同攻角下的料浆冲蚀行为

用3种高速火焰热喷涂(HVOF)设备将成分相同的6种商品粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成9种WC-Co-Cr涂层.用自制射流冲蚀试验机对各涂层在15°、45°、75°和90°攻角下的料浆冲蚀行为进行研究,重点分析涂层孔隙和层状结构等缺陷在不同攻角下所起的作用.结果表明:低攻角时涂层冲蚀机制以微切削去除为主,高孔率涂层更易发生切削导致冲蚀率较高;高攻角时涂层冲蚀机制以冲击作用下裂纹萌生扩展导致涂层剥落为主,高孔率涂层有利于对冲击能量的吸收耗散,孔隙抑制裂纹扩展,而层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展,导致涂层呈片状剥落,冲蚀率更高.在试验的基础上提出了考虑缺陷的硬质涂层射流冲蚀模型,并讨论了涂层冲蚀率随攻角变化的双峰值现象.     

HVOF热喷WC–Co–Cr涂层在不同攻角下的料浆冲蚀行为

用3种高速火焰热喷涂(HVOF)设备将成分相同的6种商品粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成9种WC-Co-Cr涂层。用自制射流冲蚀试验机对各涂层在15°、45°、75°和90°攻角下的料浆冲蚀行为进行研究,重点分析涂层孔隙和层状结构等缺陷在不同攻角下所起的作用。结果表明:低攻角时涂层冲蚀机制以微切削去除为主,高孔率涂层更易发生切削导致冲蚀率较高;高攻角时涂层冲蚀机制以冲击作用下裂纹萌生扩展导致涂层剥落为主,高孔率涂层有利于对冲击能量的吸收耗散,孔隙抑制裂纹扩展,而层状结构明显的涂层其裂纹更易在层间萌生和扩展,导致涂层呈片状剥落,冲蚀率更高。在试验的基础上提出了考虑缺陷的硬质涂层射流冲蚀模型,并讨论了涂层冲蚀率随攻角变化的双峰值现象。     

冲蚀角对超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层冲蚀磨损行为的影响

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel, HVOF)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Cr₃C₂-NiCr金属陶瓷复合涂层. 研究了涂层的显微组织、相组成以及涂层和不锈钢的冲蚀行为和机理,探讨了冲蚀角与耐冲蚀性能的关系规律. 结果表明,涂层组织结构致密均匀,主要由Cr₃C₂以及少量的Cr₇C₃, Cr₂₃C₆和(Ni, Cr)固溶体相组成. Cr₃C₂-NiCr涂层的耐冲蚀性能随着冲蚀角的增大而减小,在低冲蚀角下涂层的破坏形式主要为微切削,重量损失较低,表现出优异的耐冲蚀性能. 随着冲蚀角的增大,冲蚀沙粒对涂层产生垂直冲击作用,粘结相与硬质相之间产生裂纹导致粘结相脱落,硬质相失去粘结相的支撑作用而裸露出来,在冲蚀沙粒的持续攻击下剥落,形成许多小冲蚀坑. 随着剥落硬质相数量的增加,小冲蚀坑逐步发展为大冲蚀坑,重量损失较大,耐冲蚀性能较差.     

超高速激光熔覆Stellite 6涂层的抗汽蚀及冲蚀性能

目的 提高水利机械常用ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢的抗汽蚀、冲蚀性能.方法 采用超高速激光熔覆技术在ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢基体上制备Stellite 6涂层.用X射线衍射仪(XRD)分析涂层物相.用扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)研究涂层组织结构特征.用HV-1000型显微硬度计测试了...     

超音速火焰喷涂微、纳米结构WC-10Co4Cr涂层及其性能

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在06Cr13Ni4Mo不锈钢基体上分别制备了微米结构、纳米结构WC-10Co4Cr涂层。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征和分析了不同结构WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,并对涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲蚀性能进行了对比,探讨了涂层泥沙冲蚀机理。结果表明：HVOF制备的纳米结构 WC-10Co4Cr涂层组织致密,孔隙率更低,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失量也小于微米涂层;纳米结构细化了涂层晶粒,增强了涂层的显微硬度和韧性,提高了涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。     

一种不锈钢水轮机用堆焊药芯焊丝的研制

研制了一种适合焊接Cr13Ni5Mo型马氏体不锈钢水轮机的E410NiMo堆焊用药芯焊丝.该焊丝熔敷金属化学成分与母材的相近,且具有良好的耐含沙水流冲蚀性能和焊接性能.采用金相显微镜观察了母材与各熔敷金属组织并测量硬度,用水砂冲蚀磨损试验机对比研究了母材、E410NiMo药芯焊丝熔敷金属和其他焊接方法熔敷金属的耐冲蚀性能,并通过扫描电镜分析其耐冲蚀机理.最后,利用MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机研究上述材料耐磨粒磨损性能,并通过SEM扫描电镜进行形貌和机理分析.     

Cavitation erosion resistance and ratio of elastic deformation energy to total deformation energy for Ti_3Al and TiNiNb alloys

1　INTRODUCTIONCavitationerosioniscausedbythegrowthandcollapseofvaporcavitiesorbubblesduetolocalpres surefluctuationinaliquid[1] .Itisaseriousprobleminhigh speedcomponentsofhydraulicmachines .Al thoughagreatamountofworkonthecavitationphe nomenahasbeen published ,thecavitationerosionmechanismofmaterialsisstillnotunderstoodcom pletely .Itisgenerallybelieved[2 ,3] thatmechanicalattackisadominantmechanismforcavitationero sion .Manyinvestigations[4 6 ] attemptedtocorrelatethemechanicalproperti…     

清水和含沙水中20SiMn和0Cr13Ni5Mo钢的空蚀行为

利用超声振荡空蚀实验机对两种主要的水轮机用金属材料进行了清水和含水水条件下的空蚀行为研究,结果表明,高硬度的0Cr13Ni5Mo不锈钢抗清水和含水沙水的空蚀性能均显著高于低硬度的20SiMn低合金钢,在清水空蚀中0Cr13Ni5Mo不锈钢均匀脱落,而20SiMn低合金钢不均匀脱落,表面出明显的空蚀坑,空蚀和沙子冲蚀磨损的联合作用使得两种材料在含沙水中的空蚀失重显著高于水空蚀,0Cr13Ni5Mo不锈钢在含沙水中的空蚀育期显著缩短。     

HVAF制备WC?12Co涂层的空蚀和磨损性能研究

采用国际上最新的活性燃烧高速燃气喷涂（AC-HVAF）技术制备出WC-12Co金属陶瓷涂层。涂层的X射线衍射检测表明，涂层制备过程中未出现WC粒子的氧化和脱碳现象，涂层相结构基本保持了喂料粉末状态；对制备涂层进行的旋转圆盘空蚀试验表明，WC-12Co硬质涂层抗泥沙磨损性能出色，磨损量仅为不锈钢的1／10；其耐空蚀性能则相反，不及对比0Cr13Ni5Mo不锈钢；对涂层的空蚀破坏机理做了分析，对沙粒磨损损伤特点做了初步探讨。     

HVOF热喷WC-12Co和Ni60涂层在不同攻角下的固体粒子冲蚀行为

目的 解决输气管线弯头冲蚀损伤而导致的刺漏问题。方法 采用超音速火焰喷涂（HVOF）方法在20#钢基材上分别制备WC-12Co和Ni60涂层。采用显微硬度计测试基材及涂层截面显微硬度。采用X射线衍射仪（XRD）分析涂层表面成分。采用自制喷射式气固冲蚀试验机开展30°、50°、90°3种攻角下固体粒子冲蚀（SPE）试验。采用扫描电子显微镜（SEM）观察SPE试验前后表面和截面的微观形貌,开展基材和2种涂层的SPE机理及冲蚀速率研究。结果 在30°攻角下,SPE机理以犁削为主,冲蚀速率受表面硬度的影响较大,20#钢冲蚀速率最大,而WC-12Co涂层的冲蚀速率最小;在50°攻角下,SPE机理为犁削和多冲疲劳混合机理,20#钢的冲蚀速率仍然最大,Ni60涂层和WC-12Co涂层的冲蚀速率相当,均较小;在90°攻角下,冲蚀机理以多冲疲劳损伤为主,WC-12Co涂层的缺陷较少,界面无裂纹,冲蚀速率最小,而Ni60涂层界面处存在裂纹,内部缺陷较多,抗疲劳性能差,冲蚀速率最高。结论 WC-12Co涂层在3种不同攻角下都表现出优异的抗冲蚀性能,为提升输气管线弯头抗冲蚀损伤提供了有力的保障。     

TiNiNb合金的空蚀

利用旋转圆盘装置研究TiFiNiNb合金和0Crl3Ni5Mo不锈钢的空蚀行为，并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对TiNiNb合金和0Cr13Ni5Mo不锈钢的作用，结果表明，TiNiNb合金的抗空蚀性能优于0Crl3Ni5Mo。在压痕试验中，TiNiNb合金能吸收高于0CI13Ni5Mo的弹性能，该性能特点使TiNiNb合金在空蚀过程中能吸收和释放较多的冲击能量，减少损失，呈现良好的抗空蚀性能。     

Ti3Al基合金的弹性变形能与空蚀

利用旋转圆盘装置研究了Ti3Al基合金Ti-24A1-15Nb-1Mo的空蚀行为，并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对Ti-24A1-15Nb-1Mo合金的作用，测量了压头加载过程中该合金吸收的总能量和弹性变形能(选择我国水利机械常用0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢作对比材料)。结果表明：Ti-24Al-15Nb-1Mo合金的抗空蚀性能优于0Cr13Ni5Mo不锈钢，空蚀40h后前者的累积体积损失量仅为0．551mm^3，而后者的累积体积损失量达到2．615mm^3；在局部载荷作用下，Ti-24Al-15Nb-1Mo合金不仅有较高的加工硬化能力，而且有较好的弹性性能；在压痕试验中其弹性变形能在总变形能量中所占比例达到1／3。这些性能特点使Ti-24Al-15Nb-1Mo合金在空蚀过程中能吸收和释放较多的冲击能量，延缓裂纹形成，减少体积损失，呈现良好的抗空蚀性能。     

HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理

目的研究WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损性能及机理。方法在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、显微组织,并测试了其硬度、结合强度、孔隙率及在560 r/min和1120 r/min转速下的滑动磨损性能。结果涂层的显微硬度为1325HV0.2,结合强度为72 MPa。涂层组织致密,孔隙率为0.76%。在560 r/min下磨损10h,涂层与基体的磨损失重比为1:138.36;在1120 r/min下磨损10 h,涂层与基体的磨损失重比为1:127.44。结论在滑动摩擦磨损的初期,涂层的磨损失效机制主要表现为磨粒磨损。随着滑动速度的增大,涂层的磨损失效机制主要表现为疲劳磨损。     

High-Power Diode Laser-Treated 13Cr4Ni Stainless Steel for Hydro Turbines

The cast martensitic chromium nickel stainless steels such as 13Cr4Ni, 16Cr5Ni, and 17Cr4Ni PH have found wide application in hydro turbines. These steels have adequate corrosion resistance with good mechanical properties because of chromium content of more than 12%. The 13Cr4Ni stainless steel is most widely used among these steels; however, lacks silt, cavitation, and water impingement erosion resistances (SER, CER, and WIER). This article deals with characterizing 13Cr4Ni stainless steel for silt, cavitation, and water impingement erosion; and studying its improved SER, CER, and WIER behavior after high-power diode laser (HPDL) surface treatment. The WIER and CER have improved significantly after laser treatment, whereas there is a marginal improvement in SER. The main reason for improved WIER and CER is due to its increased surface hardness and formation of fine-grained microstructure after HPDL surface treatment. CER and WIER of HPDL-treated 13Cr4Ni stainless steel samples have been evaluated as per ASTM G32-2003 and ASTM G73-1978, respectively; and these were correlated with microstructure and mechanical properties such as ultimate tensile strength, modified ultimate resilience, and microhardness. The erosion damage mechanism, compared on the basis of scanning electron micrographs and mechanical properties, is discussed and reported in this article.