Ni基Cr3C2復(fù)合涂層的熱態(tài)抗磨蝕性能研究.pdf

1、閥門是一種在流體系統(tǒng)中對(duì)介質(zhì)起截流、換向作用的重要部件，廣泛應(yīng)用于城市供水供暖系統(tǒng)、石油化工管道、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵領(lǐng)域。硬密封球閥具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)而被全世界大量應(yīng)用，在我國，硬密封球閥發(fā)展速度很快，并被廣大閥門制造企業(yè)所重視。由于硬密封球閥特有的結(jié)構(gòu)及特定的工作方式，其閥座密封面和球體在閥門啟閉過程中難免產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而造成磨損，在熱態(tài)條件下，磨損將會(huì)加劇，一旦產(chǎn)生較嚴(yán)重磨損，將直接導(dǎo)致閥門泄漏，造成嚴(yán)重后果。<

2、br>　　為保證硬密封球閥質(zhì)量及管路安全，研究人員采用熱噴涂技術(shù)在球體表面和閥座密封面制備鎳基耐磨涂層，以此來增強(qiáng)二者的抗磨損性能，但由于單純的Ni基合金涂層性能有限對(duì)球閥壽命提升不大，NiCr-Cr3C2、CoCr-WC等材料制備的涂層又出現(xiàn)了生產(chǎn)成本高、涂層機(jī)加工工藝性較差等新問題，對(duì)此，急需探索一種新的材料和工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)閥門產(chǎn)品性能與經(jīng)濟(jì)效益之間的最佳平衡點(diǎn)。
　　本研究提出以碳化物（Cr3C2）增強(qiáng)Ni基合金涂層性能的新方

3、案優(yōu)化涂層性能，并采用超音速火焰噴涂（HVOF）工藝技術(shù)在試樣表面制備了Cr3C2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、12.5%、25%、37.5%和50%的Ni基Cr3C2復(fù)合涂層，測(cè)定了涂層硬度、組織結(jié)構(gòu)、相組成以及元素分布，進(jìn)行了熱態(tài)條件下的抗磨損實(shí)驗(yàn)和高溫熔鹽（Na2SO4+25%wtNaCl）腐蝕實(shí)驗(yàn)，探究了涂層在50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃溫度條件下的磨損機(jī)理和800℃條件下的熔鹽腐蝕機(jī)理，結(jié)果表明：
　　

4、1.采用超音速火焰噴涂制備的涂層具有較低的孔隙率，較高的硬度；
　　2.Cr3C2的添加能在 Ni基合金基體中生成CrB、NiB、Cr7C3、Cr23C6等多種硬質(zhì)相，并彌散分布于Ni基合金基體中，顯著提高了Ni基合金涂層硬度，提升了涂層抵抗循環(huán)載荷作用下發(fā)生塑性變形的能力，使涂層具備良好的耐磨損性能，并使涂層保持較低的摩擦系數(shù)和磨損率；
　　3.溫度對(duì)涂層摩擦磨損性能有明顯影響。50℃～250℃以內(nèi)時(shí)由于氧化膜的產(chǎn)生，各配

5、比涂層的摩擦系數(shù)和磨損量隨溫度升高均處于降低趨勢(shì)，當(dāng)溫度超過250℃時(shí)，Ni基合金涂層由于粘著磨損嚴(yán)重導(dǎo)致摩擦系數(shù)與磨損量升高，其磨損性能也隨之下降；涂層中添加一定量的Cr3C2時(shí)，能明顯減輕涂層在此溫度下的粘著磨損，當(dāng)涂層中Cr3C2加入量達(dá)到37.5%同時(shí)溫度升高到300℃條件下涂層摩擦系數(shù)和磨損量仍然處于較低水平；
　　4.800℃條件下的熱態(tài)熔鹽腐蝕對(duì)涂層有強(qiáng)烈的腐蝕作用，腐蝕鹽中的 S元素能滲入涂層內(nèi)部削弱涂層與基體的結(jié)