2Cr12MoV表面激光熔覆Stellite 6涂层的组织及性能研究

发布时间：2017-03-23 09:09

  本文关键词：2Cr12MoV表面激光熔覆Stellite 6涂层的组织及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汽轮机末级长叶片材料2Cr12MoV不锈钢在长期服役过程中,水蚀问题非常严重,而且受激振力的作用易发生疲劳断裂,目前通常采用钎焊司太立合金片的方法来提高其耐水蚀性能,然而钎焊合金片与基材结合不牢且大面积钎焊造成的焊接变形比较大,因此本文采用激光熔覆的方法在2Cr12MoV表面上制备Stellite 6耐水蚀涂层。利用半导体激光器,结合同轴送粉系统,在工艺参数:激光功率为2800 W,扫描速度为8 mm/s,送粉速率为13.56 g/min,尾吹气流量为15 L/min,保护气流量为5 L/min可以获得成形良好、无缺陷、稀释率低且与基材2Cr12MoV呈冶金结合的Stellite 6合金涂层。重点研究了在此工艺参数下不同扫描路径对多层多道涂层的组织和硬度的影响。研究结果表明,单向扫描路径下的多层多道涂层组织呈现明显的外延生长,层与层之间的搭接区由于回火的作用导致硬度值有明显的下降,而交叉扫描路径下的组织外延生长得到了一定程度的抑制,而且每一层的硬度分布相对于单向扫描路径也更加的均匀。基材2Cr12MoV表面激光熔覆Stellite 6合金涂层后,其耐磨性能提高了约3倍,耐水蚀性能也得到了明显的提高。而且其疲劳极限为380 MPa,仍接近于纯基材的疲劳极限400 MPa,在经过550℃×6 h去应力退火之后,熔覆试样的疲劳性能有一定程度的提高,甚至优于纯基材的疲劳性能。分析其疲劳断口发现,基材2Cr12MoV的疲劳源一般位于试样的表面,在疲劳裂纹扩展阶段的前期可以看到呈放射状的二次疲劳台阶,后期可以看到典型的疲劳特征二次裂纹和轮胎花样,瞬断区为较深的韧窝;而熔覆试样的疲劳源一般位于基材侧的棱角处,然后呈扇形由基材向熔覆层一侧扩展,最后发生瞬断,其中在基材一侧的瞬断区为韧窝断裂,但韧窝相对于纯基材瞬断区的韧窝变浅,而在熔覆层一侧则为准解理断裂和沿树枝晶断裂的混合断裂模式。对比研究了不同扫描路径对激光熔覆成型Stellite 6合金涂层的拉伸性能和疲劳裂纹扩展速率的影响。研究结果表明,单向扫描路径下沿纵向即平行于扫描方向的试样力学性能优于沿横向即垂直于扫描方向截取的试样,而采用交叉扫描路径熔覆获得的试样其力学性能位于上述二者之间。扫描路径对疲劳裂纹扩展速率的影响也有类似的规律,沿横向疲劳裂纹扩展速率最快,沿纵向疲劳裂纹扩展速率最慢,交叉扫描路径下的疲劳裂纹扩展速率位于二者之间。
【关键词】：激光熔覆 Stellite 6 摩擦磨损 耐水蚀性能 疲劳性能
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK265;TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 汽轮机末级长叶片的水蚀与疲劳断裂11-15
• 1.1.1 汽轮机末级长叶片的水蚀11-13
• 1.1.2 汽轮机末级长叶片的疲劳断裂13-14
• 1.1.3 水蚀的防护措施14-15
• 1.2 激光熔覆技术简介15-20
• 1.2.1 激光熔覆技术的特点与工艺15-18
• 1.2.2 激光熔覆涂层的性能18-19
• 1.2.3 激光熔覆技术的问题19-20
• 1.3 国内外研究现状20
• 1.4 课题研究的意义及主要内容20-22
• 1.4.1 课题研究的意义20-21
• 1.4.2 课题研究的主要内容21-22
• 第二章 试验材料及方法22-31
• 2.1 试验材料及设备22-24
• 2.1.1 试验材料22-23
• 2.1.2 激光熔覆设备23-24
• 2.2 试验方法24-25
• 2.3 显微组织分析25
• 2.3.1 金相试样制备及组织分析25
• 2.3.2 X射线衍射物相分析(XRD)25
• 2.3.3 差示扫描量热分析(DSC)25
• 2.4 性能测试25-30
• 2.4.1 硬度及耐磨性测试25-26
• 2.4.2 水蚀性能测试26-27
• 2.4.3 拉伸性能测试27-28
• 2.4.4 疲劳性能测试28-29
• 2.4.5 疲劳裂纹扩展速率测试29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 激光熔覆Stellite 6 合金涂层微观组织分析31-43
• 3.1 激光熔覆Stellite 6 合金涂层单道微观组织分析31-36
• 3.1.1 单道熔覆涂层的宏观形貌分析31-32
• 3.1.2 单道熔覆涂层的物相分析32-35
• 3.1.3 单道熔覆涂层的微观组织分析35-36
• 3.2 激光熔覆Stellite 6 合金涂层多层多道微观组织分析36-41
• 3.2.1 扫描路径对多层多道熔覆涂层的组织生长影响分析36-38
• 3.2.2 扫描路径对多层多道熔覆涂层的硬度影响分析38-40
• 3.2.3 多层多道熔覆涂层的层间微观组织分析40-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第四章 激光熔覆Stellite 6 合金涂层力学性能研究43-52
• 4.1 激光熔覆Stellite 6 合金涂层耐水蚀性能研究43-47
• 4.1.1 激光熔覆Stellite 6 合金涂层水蚀形貌分析43-46
• 4.1.2 激光熔覆Stellite 6 合金涂层水蚀机理分析46-47
• 4.2 激光熔覆Stellite 6 合金涂层摩擦磨损性能研究47-50
• 4.2.1 激光熔覆Stellite 6 合金涂层磨损性能分析47-48
• 4.2.2 激光熔覆Stellite 6 合金涂层磨损机制分析48-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第五章 激光熔覆Stellite 6 合金涂层材料疲劳行为研究52-72
• 5.1 激光熔覆Stellite 6 合金涂层试样的高周拉压疲劳行为研究52-66
• 5.1.1 激光熔覆Stellite 6 合金涂层的高周拉压疲劳试样制备52-53
• 5.1.2 激光熔覆Stellite 6 合金涂层试样的疲劳寿命(S-N)曲线分析53-56
• 5.1.3 激光熔覆Stellite 6 合金涂层试样的疲劳断.分析56-62
• 5.1.4 激光熔覆Stellite 6 合金涂层试样的断.组织分析62-65
• 5.1.5 激光熔覆Stellite 6 合金涂层试样的断裂机理分析65-66
• 5.2 扫描路径对激光熔覆涂层试样疲劳裂纹扩展速率的影响66-70
• 5.2.1 扫描路径对激光熔覆涂层试样拉伸性能的影响66-68
• 5.2.2 扫描路径对激光熔覆涂层试样疲劳裂纹扩展速率的影响68-70
• 5.3 本章小结70-72
• 第六章 结论72-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 朱宝田;汽轮机末级叶片在变负荷运行时的动应力和疲劳寿命特性[J];上海汽轮机;2001年01期

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本文编号：263389