Cr-Ni-Mo系不锈钢表面强化YG8涂层的抗磨蚀性能研究

发布时间：2017-09-14 03:05

  本文关键词：Cr-Ni-Mo系不锈钢表面强化YG8涂层的抗磨蚀性能研究

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【摘要】：电火花强化工艺是利用电能的高能量密度将电极材料熔渗到金属基体表面,形成高硬度、高耐磨、抗腐蚀的合金强化层,在保持工件母材自身性能的同时改善基体表面的物理、化学和机械性能。本文针对我国多泥沙河流中水轮机过流部件的磨蚀问题,在研究了水机抗磨机理的基础上,以磨蚀防护为目的,采用电火花强化工艺,在水轮机过流部件常用材料Cr-Ni-Mo系不锈钢基体上制备了电火花强化层,并对其进行了各项性能及影响因素的研究,对提高水轮机过流部件的抗磨性、抗腐蚀性及使用寿命具有重要的意义。结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计对强化层界面行为进行了研究,对显微组织特征、物相结构、元素分布、硬度分布进行了分析。通过扫描电镜检测,试样截面在梯度方向上依次为白亮层、过渡层、基体,且强化层与基体冶金结合,组织均匀、致密、连续,强化层厚度约为50μm。通过X射线衍射实验,表明电极和基体元素之间发生了复杂的物理、化学反应,并不断扩散重新化合成了新的相,形成了大量的碳化物硬质相,如Fe3W3C、Co3W3C、Fe3Mo3C、W2C等,这些硬质相以弥散的形式分布于强化层中,提高了强化层的硬度和耐磨性;通过硬度检测,强化层硬度沿深度方向逐渐降低,白亮层硬度最高为1696HV0.3,为基体的4.4倍。对电火花强化层进行了高温摩擦磨损实验,分析了强化层的摩擦系数、磨损失重量和磨损机理。结果表明电火花强化层耐磨性较高,约为基体的3.43倍,磨损机理以磨粒磨损为主。分析了影响强化层硬度和耐磨性的工艺参数,筛选出制备高质量强化层的工艺参数。采用线性极化法,研究了强化层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,电火花强化层腐蚀电位和点蚀电位较大,腐蚀电流密度和维钝电流密度较小,腐蚀速度降低,耐腐蚀能力增强。实践应用表明:在水轮机过流部件常用材料Cr-Ni-Mo型不锈钢材料表面制备的电火花强化层,不仅硬度高,耐磨性好,而且抗腐蚀性能好,在水轮机过流部件的表面防护领域的具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。
【关键词】：电火花强化工艺 显微组织特征 硬度 耐磨性 耐腐蚀性 水轮机过流部件
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 背景10-11
• 1.2 水轮机过流部件磨蚀研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 水轮机过流部件的抗磨蚀防护措施13-15
• 1.3.1 减少过机泥沙13-14
• 1.3.2 抗磨材料的选择和结构参数的优化设计14
• 1.3.3 表面防护技术14-15
• 1.4 课题的来源15
• 1.5 课题的主要研究内容15-18
• 2 水轮机过流部件表面破坏机理及抗磨蚀技术18-36
• 2.1 水轮机过流部件表面破坏机理18-24
• 2.1.1 冲蚀磨损18-19
• 2.1.2 气蚀破坏19-23
• 2.1.3 冲蚀与气蚀复合磨损23-24
• 2.2 水轮机过流部件抗磨蚀技术24-26
• 2.3 电火花强化技术26-34
• 2.3.1 电火花强化技术工作原理27-29
• 2.3.2 电火花放电机理的研究现状29-30
• 2.3.3 电火花强化设备发展历程30-31
• 2.3.4 电火花强化工艺的研究进展31
• 2.3.5 电火花强化技术的应用31-33
• 2.3.6 电火花强化技术的研究展望33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 3 电火花强化实验过程及仪器36-44
• 3.1 基体材料的选择36
• 3.2 电极材料的选择36-37
• 3.3 实验过程37-39
• 3.4 性能检测仪器及方法39-42
• 3.4.1 扫描电镜(SEM)39
• 3.4.2 X射线衍射试验(XRD)39-40
• 3.4.3 TT260 涂层测厚检测40
• 3.4.4 显微硬度试验40-41
• 3.4.5 磨损试验机41-42
• 3.4.6 电化学工作站42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 电火花强化层的界面行为研究44-52
• 4.1 电火花强化层的强化机理分析44
• 4.2 强化层表面显微组织和表面形貌特征44-47
• 4.3 强化层相结构分析及元素分布47-49
• 4.4 电火花强化层的显微硬度分析49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 5 电火花强化层的耐磨性能和耐蚀性能分析52-68
• 5.1 强化层的耐磨性能分析52-54
• 5.2 影响硬度和耐磨性的工艺参数选择54-58
• 5.3 强化层的耐腐蚀性能研究58-60
• 5.4 电火花强化层腐蚀过程60-61
• 5.5 电火花强化技术在小浪底水电站的应用61-65
• 5.6 本章小结65-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 全文总结68
• 6.2 本文创新点68
• 6.3 前景展望68-70
• 硕士期间参加的科研项目及科研成果70-72
• 参加的科研项目70
• 硕士期间科研成果70-72
• 发表论文70
• 申请专利70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-78

【参考文献】

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本文编号：847495