叶轮再制造修复用NiCr-Cr 3 C 2 /NiCrAl涂层冲蚀磨损机理研究

发布时间：2021-04-27 17:45

　　再制造是缓解资源紧张、实现节能减排的重要途径。利用增材修复技术对高价值损伤零部件进行再制造修复,是实现其形性恢复的有效方式。离心式压缩机服役工况恶劣,其关键零部件叶轮受气固两相流冲击而发生冲蚀磨损,减薄是其重要损伤形式之一。开展叶轮及其叶片再制造修复层抗冲蚀性能的研究,对于延长设备使用寿命,提高工程价值具有重要意义。热喷涂技术具有沉积速度快、材料来源广泛、对基体热影响小等优点,在修复叶片等薄壁零件的大面积减薄损伤上,具有独特优势。因此,本文利用大气等离子热喷涂技术制备不同NiCr含量的NiCr-Cr3C2/NiCrAl修复层,研究NiCr含量对涂层微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响;针对高速微小颗粒冲蚀热喷涂修复层研究缺乏问题,研究多因素作用下不同NiCr含量的NiCr-Cr3C2/NiCrAl涂层的冲蚀磨损规律及其机理;利用白光干涉仪、光学显微镜等,研究不同NiCr含量下冲蚀层的冲蚀深度与表面质量。利用大气等离子热喷涂技术制备了不同道距的NiCr-Cr3C2涂层,各参数下涂层呈层状结构,由灰色块状颗粒和浅灰色填充物组成,组织致密,存在孔隙、微裂纹等缺陷。涂层与涂层、基体与涂层之间... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 材料抗冲蚀性能研究
        1.2.1 材料冲蚀机理研究
        1.2.2 塑/脆性对材料冲蚀规律的影响
        1.2.3 叶轮再制造修复研究
    1.3 热喷涂技术及金属陶瓷涂层研究
        1.3.1 热喷涂技术
        1.3.2 热喷涂工艺研究
        1.3.3 NiCr-Cr_3C_2金属陶瓷涂层研究
    1.4 论文目的及主要研究内容
        1.4.1 论文的来源
        1.4.2 目前存在的问题及主要研究内容
        1.4.3 论文总体结构
第2章 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl喷涂工艺及复合涂层性能分析
    2.1 引言
    2.2 试验条件
        2.2.1 基体材料选择
        2.2.2 大气等离子热喷涂系统(APS)
        2.2.3 功能层与粘结层喷涂粉末材料的选择
        2.2.4 喷枪移动轨迹控制
        2.2.5 基体预处理
    2.3 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl复合涂层检测方法
        2.3.1 复合涂层拉伸性能测试
        2.3.2 涂层显微硬度测定
        2.3.3 涂层微观组织观察
        2.3.4 X射线衍射分析
        2.3.5 涂层孔隙率检测
    2.4 喷涂道距对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层性能影响规律研究
        2.4.1 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层的制备工艺过程
        2.4.2 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层微观形貌影响分析
        2.4.3 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层物相组成分析
        2.4.4 NiCr-Cr_3C_22/NiCrAl涂层显微硬度分析
        2.4.5 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层抗拉结合强度分析
    2.5 本章小结
第3章 NiCr含量对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层性能的影响分析
    3.1 引言
    3.2 不同NiCr含量的修复层制备工艺及设备
        3.2.1 双路送粉设备
        3.2.2 NiCr合金粉末
        3.2.3 不同含量的NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层制备工艺
    3.3 NiCr含量对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层性能的影响分析
        3.3.1 不同NiCr含量的修复层微观形貌分析
        3.3.2 不同NiCr含量的修复层元素分布分析
        3.3.3 不同NiCr含量的修复层物相组成分析
        3.3.4 不同NiCr含量的修复层显微硬度分析
    3.4 NiCr含量对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层摩擦磨损性能的影响
        3.4.1 试验条件与方法
        3.4.2 NiCr含量对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层摩擦因数分析
        3.4.3 NiCr含量对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层磨损形貌分析
        3.4.4 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层的磨损机理分析
    3.5 本章小结
第4章 NiCr-Cr_3C_2涂层抗冲蚀磨损性能及机理研究
    4.1 引言
    4.2 冲蚀磨损试验条件及其评价方法
        4.2.1 修复层试样制备
        4.2.2 Al_2O_3冲蚀颗粒
        4.2.3 高速冲蚀磨损试验系统
        4.2.4 高速冲蚀试验测试参数
        4.2.5 NiCr-Cr_3C_2抗冲蚀性能评价方法
    4.3 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层抗冲蚀性能研究
        4.3.1 冲击角度对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀率的影响
        4.3.2 冲蚀速度对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀率的影响
        4.3.3 冲蚀颗粒粒径对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀率的影响
        4.3.4 NiCr含量对NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀率的影响
    4.4 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀形貌与表面粗糙度分析
        4.4.1 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层冲蚀形貌分析
        4.4.2 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层冲蚀表面粗糙度分析
    4.5 NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl涂层冲蚀磨损机理分析
        4.5.1 低冲击角度下NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀磨损机理
        4.5.2 中冲击角度下NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀磨损机理
        4.5.3 高冲击角度下NiCr-Cr_3C_2/NiCrAl修复层冲蚀磨损机理
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参与科研项目情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同热处理材料在超细Al2O3颗粒作用下的冲蚀试验研究[J]. 刘子武,李剑峰,李方义,贾秀杰.  中南大学学报(自然科学版). 2018(07)
[2]基于灰色关联分析与回归分析WC-12Co涂层工艺参数的多目标优化[J]. 梁存光,李新梅.  材料导报. 2018(10)
[3]我国再制造产业及其发展战略[J]. 徐滨士,李恩重,郑汉东,桑凡,史佩京.  中国工程科学. 2017(03)
[4]钢结构镀锌涂层冲蚀磨损表面形貌及粗糙度[J]. 郝贠洪,刘永利,邢永明,雅茹罕.  中国表面工程. 2017(01)
[5]CuCo2Be合金等离子体喷涂Cr3C2-NiCr涂层的冷热疲劳寿命及失效机理[J]. 王春蕊,李惠,李建生,何昌林,张文芮.  材料热处理学报. 2016(10)
[6]超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层的结构及冲蚀磨损机理[J]. 杨秀从,李国禄,王海斗,康嘉杰,林丽.  表面技术. 2016(09)
[7]超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织结构与微动磨损性能[J]. 林丽,李国禄,王海斗,康嘉杰,许中林.  粉末冶金材料科学与工程. 2016(04)
[8]等离子喷涂NiCr和Cr3C2–NiCr涂层的抗高温氧化性能[J]. 叶辉,郭平,张姗,李强.  电镀与涂饰. 2016(14)
[9]风沙对玻璃表面TiO2纳米薄膜冲蚀行为研究[J]. 张博,冀国俊,刘全生,史志铭.  人工晶体学报. 2016(06)
[10]不同喷涂工艺制备的Al2O3-13%TiO2涂层表面自由能与冲蚀磨损性能研究[J]. 李国禄,李楠楠,王海斗,康嘉杰.  机械工程学报. 2016(10)

博士论文
[1]FV520b钢熔覆再制造层冲蚀磨损规律及机理研究[D]. 刘子武.山东大学 2017
[2]离心压缩机叶轮冲蚀磨损机理和规律的研究[D]. 王光存.山东大学 2015

硕士论文
[1]叶轮再制造修复用Cr3C2-NiCr/NiCrAl涂层等离子重熔研究[D]. 杜际雨.山东大学 2018
[2]FV520B叶轮叶片在H2S/CO2环境中的应力腐蚀裂纹扩展研究[D]. 秦明.山东大学 2017
[3]氧化锆陶瓷高温冲蚀磨损性能的研究[D]. 刘凤娇.中国地质大学(北京) 2012



本文编号：3163893