激光熔覆制备Ni60M/CaF 2 /MoS 2 高温自润滑耐磨涂层工艺研究
发布时间：2021-02-19 13:40
核电汽轮机组中的再热双阀组能够保障汽轮机安全运行,其阀杆由于长期运行于高温高压（500℃、16.7MPa）的无润滑环境,承受着蒸汽冲击和振动载荷作用,极易发生磨损,严重影响其工作性能和服役寿命。针对此问题,本文提出高温自润滑耐磨涂层及其激光熔覆制备的技术思路,取代传统的堆焊耐磨涂层工艺,在阀杆表面制备了高温自润滑耐磨涂层,并在此基础上进行涂层表面织构化的工艺探索,以期改善摩擦副匹配特性和摩擦状态,显著增强阀杆面高温耐磨性能。主要研究内容如下:首先,开展高温自润滑耐磨涂层的设计及特性研究。基于宽带光束与同轴粉末流耦合规律,采用激光熔覆技术制备了不同粉末成分的涂层,并对宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度分布进行了分析。研究表明:粉末成分对涂层熔宽影响不大,熔高影响显著,变化范围为0.1-1.16mm。纯Ni60涂层的显微组织由底部至顶部呈平面晶、胞状晶、柱状晶和等轴树枝晶分布,在冷却凝固过程中生成了 Cr23C6、Fe2Si 硬质相和 γ-（Ni,Fe）韧性相,Ni60M+5%CaF2+5%MoS2自润滑耐磨涂层组织较均匀致密,且检测到FeMo2S4、CaMoO4、CaF2等润滑相,对涂层...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２汽轮机组工作原理图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｔｅａｍ?ｔｕｒｂｉｎｅ??
百万千瓦核电阀门的性能指标如表１－１。再热双阀组阀杆的实物图如图ｌ－４（ａ），??其与滑动轴承构成的摩擦副长期服役于高蕰（５００°Ｃ）无润滑的环境下，由于承??受蒸汽冲击力和振动载荷，阀杆摩擦表面极易发生冲蚀和粘着磨损，如图１－４??（ｂ）所示。当超过阀杆的耐磨极限时，磨损会迅速加剧，致使阀杆摩擦面失效、??动载荷加大ｎｕｌ２］，阀门出现晃动现象，给机组造成了极大的安全隐患。??表１－１再热双阀组的性能指标??Ｔａｂｌｅ?１－１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｏｆ?ｒｅｈｅａｔ?ｄｏｕｂｌｅ－ｖａｌｖｅ?ｇｒｏｕｐ??Ｎｏｍｉｎａｌ?Ｎｏｍｉｎａｌ?Ｄｅｓｉｇｎ?Ｄｒｉｖｅ?Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｅｓｉｇｎ??ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｍｏｄｅ?ｍｅｔｈｏｄ?ｆｏｒｍ?ｌｉｆｅ??Ｒｅｈｅａｔ?Ｓｐｒｉｎｇ??ｄ〇Ｕｂｌｅ?ＤＮ１３００?２５ＭＰａ?５００?°Ｃ?〇ｆｆ＿?Ｗｅｌｄｉｎｇ?Ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ?６０??－ｖａｌｖｅ?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｙｅａｒｓ??ｇｒｏｕｐ?ｏｎ??（ａ）?ｒｅａｌ?ｆｉｇｕｒｅ?（?ｂ?）?ｗｅａｒ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｖａｌｖｅ?ｒｏｄ??图１－４再热双阀组??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｒｅｈｅａｔ?ｄｏｕｂｌｅ－ｖａｌｖｅ?ｇｒｏｕｐ?（ａ）?ｒｅａｌ?
覆材料和基体表层，快速凝固后在基体表面形成冶金结合的熔覆层［２９＿３（）］。按照??熔覆材料的添加方式，激光熔覆技术可分为预置法和同步法。预置法是将熔覆??材料预先置于基体表面，然后通过激光束扫描使其熔化、凝固［３１］（图１－５?（ａ））；??同步法是将熔覆材料通过输送器送入激光束中同步完成。根据粉末的输送方式，??分为旁轴送粉式和同轴送粉式，因同轴送粉式可增加熔覆头的自由度而被广泛??应用［３２］（图１－５?（ｂ））。采用激光熔覆技术对关键零部件进行表面改性，可减少??金属资源的使用、降低生产成本和周期，因此近十几年来受到广泛关注和研究。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆功率对原位合成TiB/TiN涂层组织和摩擦性能的影响[J]. 李敏,蔡杰,邓彪,袁斌霞,吴懋亮. 上海电力学院学报. 2016(05)
[2]亚临界300MW机组高压主汽阀阀杆断裂原因分析[J]. 彭以超,楼玉民,李望,王贤明. 理化检验(物理分册). 2016(10)
[3]中国核能科技“三步走”发展战略的思考[J]. 苏罡. 科技导报. 2016(15)
[4]激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温滑动干摩擦磨损性能[J]. 杨胶溪,张健全,常万庆,王艳芳,陈虹,王喜兵. 材料工程. 2016(06)
[5]常用制备耐磨涂层的热喷涂技术[J]. 梅雨菲,周宁,刘正钦,戴剑雯,张炎. 教育现代化. 2016(12)
[6]核电站的发展历程及应用前景[J]. 薛广彬,陈雪芹. 科技展望. 2016(13)
[7]溶胶-凝胶法的原理与应用分析[J]. 朱妍洁. 河南科技. 2015(21)
[8]热喷涂陶瓷涂层的耐磨应用及涂层结构调控方法[J]. 陈林,杨冠军,李成新,王豫跃,雒晓涛,张山林,李长久. 现代技术陶瓷. 2016(01)
[9]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[10]国际能源消费特征比较分析及中国发展建议[J]. 杨占红,吕连宏,曹宝,王晓,罗宏. 地球科学进展. 2016(01)
博士论文
[1]送粉激光熔覆应用基础理论的研究[D]. 张庆茂.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]TiAl合金激光熔覆耐磨自润滑复合材料涂层组织与性能研究[D]. 穆俊世.北京交通大学 2008
本文编号：3041197
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２汽轮机组工作原理图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｔｅａｍ?ｔｕｒｂｉｎｅ??
百万千瓦核电阀门的性能指标如表１－１。再热双阀组阀杆的实物图如图ｌ－４（ａ），??其与滑动轴承构成的摩擦副长期服役于高蕰（５００°Ｃ）无润滑的环境下，由于承??受蒸汽冲击力和振动载荷，阀杆摩擦表面极易发生冲蚀和粘着磨损，如图１－４??（ｂ）所示。当超过阀杆的耐磨极限时，磨损会迅速加剧，致使阀杆摩擦面失效、??动载荷加大ｎｕｌ２］，阀门出现晃动现象，给机组造成了极大的安全隐患。??表１－１再热双阀组的性能指标??Ｔａｂｌｅ?１－１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｏｆ?ｒｅｈｅａｔ?ｄｏｕｂｌｅ－ｖａｌｖｅ?ｇｒｏｕｐ??Ｎｏｍｉｎａｌ?Ｎｏｍｉｎａｌ?Ｄｅｓｉｇｎ?Ｄｒｉｖｅ?Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｅｓｉｇｎ??ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｍｏｄｅ?ｍｅｔｈｏｄ?ｆｏｒｍ?ｌｉｆｅ??Ｒｅｈｅａｔ?Ｓｐｒｉｎｇ??ｄ〇Ｕｂｌｅ?ＤＮ１３００?２５ＭＰａ?５００?°Ｃ?〇ｆｆ＿?Ｗｅｌｄｉｎｇ?Ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ?６０??－ｖａｌｖｅ?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｙｅａｒｓ??ｇｒｏｕｐ?ｏｎ??（ａ）?ｒｅａｌ?ｆｉｇｕｒｅ?（?ｂ?）?ｗｅａｒ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｖａｌｖｅ?ｒｏｄ??图１－４再热双阀组??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｒｅｈｅａｔ?ｄｏｕｂｌｅ－ｖａｌｖｅ?ｇｒｏｕｐ?（ａ）?ｒｅａｌ?
覆材料和基体表层，快速凝固后在基体表面形成冶金结合的熔覆层［２９＿３（）］。按照??熔覆材料的添加方式，激光熔覆技术可分为预置法和同步法。预置法是将熔覆??材料预先置于基体表面，然后通过激光束扫描使其熔化、凝固［３１］（图１－５?（ａ））；??同步法是将熔覆材料通过输送器送入激光束中同步完成。根据粉末的输送方式，??分为旁轴送粉式和同轴送粉式，因同轴送粉式可增加熔覆头的自由度而被广泛??应用［３２］（图１－５?（ｂ））。采用激光熔覆技术对关键零部件进行表面改性，可减少??金属资源的使用、降低生产成本和周期，因此近十几年来受到广泛关注和研究。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆功率对原位合成TiB/TiN涂层组织和摩擦性能的影响[J]. 李敏,蔡杰,邓彪,袁斌霞,吴懋亮. 上海电力学院学报. 2016(05)
[2]亚临界300MW机组高压主汽阀阀杆断裂原因分析[J]. 彭以超,楼玉民,李望,王贤明. 理化检验(物理分册). 2016(10)
[3]中国核能科技“三步走”发展战略的思考[J]. 苏罡. 科技导报. 2016(15)
[4]激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温滑动干摩擦磨损性能[J]. 杨胶溪,张健全,常万庆,王艳芳,陈虹,王喜兵. 材料工程. 2016(06)
[5]常用制备耐磨涂层的热喷涂技术[J]. 梅雨菲,周宁,刘正钦,戴剑雯,张炎. 教育现代化. 2016(12)
[6]核电站的发展历程及应用前景[J]. 薛广彬,陈雪芹. 科技展望. 2016(13)
[7]溶胶-凝胶法的原理与应用分析[J]. 朱妍洁. 河南科技. 2015(21)
[8]热喷涂陶瓷涂层的耐磨应用及涂层结构调控方法[J]. 陈林,杨冠军,李成新,王豫跃,雒晓涛,张山林,李长久. 现代技术陶瓷. 2016(01)
[9]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[10]国际能源消费特征比较分析及中国发展建议[J]. 杨占红,吕连宏,曹宝,王晓,罗宏. 地球科学进展. 2016(01)
博士论文
[1]送粉激光熔覆应用基础理论的研究[D]. 张庆茂.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]TiAl合金激光熔覆耐磨自润滑复合材料涂层组织与性能研究[D]. 穆俊世.北京交通大学 2008
本文编号：3041197
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