电火花硬质合金耐磨蚀涂层的组织与性能研究

发布时间：2017-05-21 18:27

  本文关键词：电火花硬质合金耐磨蚀涂层的组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磨损和腐蚀是各行业普遍存在的问题，水利机械部件的磨蚀现象也十分严重，每年用于水力机械检修所消耗的费用达数千万元之巨。针对这一现状，本文分别在水力机械部件表面进行了电火花熔覆试验，系统研究了电火花熔覆技术的输出电压、输出功率、放电频率、比熔覆时间和氩气流量5个参数对熔覆层性能的影响，并通过对比试验确定出最佳的工艺参数：输出功率3000W，输出电压200V，频率1800Hz，比熔覆时间为2min/cm~2，保护气体氩气流量为6L/min。 采用SEM、XRD、TT260涂层测厚仪、显微硬度计和高温摩擦磨损试验机分别对电火花熔覆层进行分析。结果表明电火花熔覆层与基体结合良好，呈冶金结合，组织均匀、致密，ZG0Cr13Ni5Mo表面得到的熔覆层厚度约为40μm，过渡层和热影响区的厚度约为140μm。熔覆层主要由Co_3W_3C、Fe_3W_3C、Fe_3Mo_3C、W_2C和Fe_7W_6C等相组成。熔覆层硬度比基材硬度高出约5.5倍；耐磨性是基体的3.4倍。1Cr18Ni9Ti表面得到的熔覆层厚度为30μm，过渡层和热影响区的厚度约为120μm，熔覆层主要由Co_3W_3C、Fe_3W_3C、(CrFe)_7C_3、TiC和Si_2W等相组成。熔覆层硬度比基材的硬度值提高了近6倍。熔覆层的耐磨性能为基材的3.75倍。 电火花熔覆层中，白亮层的硬度最高，其次是过渡层、热影响区，而且硬度值均高于基体材料。电火花熔覆过程中，电极材料和基体材料中的元素发生了相互扩散，形成了大量弥散分布的非晶态细晶碳化物硬质相，，显著提高了金属表面的硬度、强度和耐磨性能。电火花熔覆层的磨损方式主要是粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损的综合作用。
【关键词】：电火花熔覆技术 熔覆层 微观组织结构 水力过流部件 耐磨蚀
【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】：2013
【分类号】：TH117;TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题的工程背景10-12
• 1.2 多泥沙河流水机磨蚀现状12-17
• 1.2.1 黄河三门峡水电站12-14
• 1.2.2 新疆塔尕克水电站14-17
• 1.3 水力过流部件磨蚀研究现状17-18
• 1.3.1 国外研究现状17
• 1.3.2 国内研究现状17-18
• 1.4 课题的来源18
• 1.5 课题的研究意义和内容18-20
• 1.5.1 研究内容18-19
• 1.5.2 研究意义19-20
• 2 多泥沙河流的磨蚀机理及防护措施20-34
• 2.1 含沙水流的磨蚀机理20-24
• 2.1.1 泥沙冲刷磨损机理20-21
• 2.1.2 气蚀磨损机理21-23
• 2.1.3 冲刷与气蚀复合磨损23-24
• 2.2 水力过流部件磨蚀防护措施24-27
• 2.2.1 改善环境和优化设计24
• 2.2.2 金属防护涂层24-26
• 2.2.3 高分子材料防护涂层26-27
• 2.3 电火花表面熔覆技术27-33
• 2.3.1 电火花表面熔覆强化技术的原理和特点27-30
• 2.3.2 电火花表面熔覆强化技术的国内外发展概况30-31
• 2.3.3 电火花表面熔覆强化技术的应用31-33
• 2.3.4 电火花表面熔覆技术的发展趋势33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 试验材料和试验方法34-42
• 3.1 试验材料34-35
• 3.1.1 基体材料34-35
• 3.1.2 电极材料的选择35
• 3.2 试验方法设计35-37
• 3.3 电火花熔覆设备37-38
• 3.4 分析检测方法38-40
• 3.4.1 扫面电镜（SEM）38
• 3.4.2 X 射线衍射分析仪（XRD）38
• 3.4.3 TT260 涂层测厚仪38-39
• 3.4.4 高温摩擦磨损试验机39-40
• 3.4.5 维氏显微硬度计40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 电火花熔覆工艺参数研究42-50
• 4.1 放电火花的主要影响因素42-43
• 4.2 输出电压对熔覆层质量的影响43-44
• 4.3 输出功率对熔覆层质量的影响44-45
• 4.4 频率对熔覆层质量的影响45-46
• 4.5 比熔覆时间对熔覆层质量的影响46-47
• 4.6 氩气流量对熔覆层质量的影响47-48
• 4.7 本章小结48-50
• 5 电火花熔覆层的微观组织及其性能研究50-74
• 5.1 电火花熔覆层微观组织分析50-59
• 5.1.1 物相组成分析50-53
• 5.1.2 微观组织分析53-57
• 5.1.3 线能谱分析57-59
• 5.2 电火花熔覆层的机械性能分析59-68
• 5.2.1 熔覆层显微硬度分析59-62
• 5.2.2 熔覆层厚度分析62-63
• 5.2.3 熔覆层耐磨性能分析63-68
• 5.3 不同材料表面熔覆层性能差异性分析68-69
• 5.4 电火花熔覆技术在水轮机过流部件上的应用69-72
• 5.5 本章小结72-74
• 6 结论与展望74-78
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 本文创新点75
• 6.3 前景展望75-78
• 读硕士期间参加的科研项目及科研成果78-80
• 参加的科研项目78
• 攻读硕士期间科研成果78-80
• 发表论文78
• 申请专利78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-85

【参考文献】

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本文编号：384486