Cr3C2-NiCr超音速火焰噴涂涂層研究.pdf

1、本文研究了汽輪機閥桿超音速火焰噴涂Cr3C2-NiCr涂層。考察了服役后表面完好、表面起泡未脫落和表面全脫落的三種涂層,模擬制備相同材料和工藝的Cr3C2-NiCr涂層,進行熱震、水蒸氣高溫腐蝕和壓力等實驗,考察熱沖擊、高溫高濕和表面壓力等因素對涂層裂紋萌生擴展的影響。通過光學(xué)顯微鏡、SEM、EDS、XRD和顯微硬度計考察失效涂層和模擬涂層的成分、組織、裂紋和硬度變化情況。分析探討汽輪機閥桿Cr3C2-NiCr涂層剝落失效的機制。

2、>　　通過對失效汽輪機閥桿超音速火焰噴涂Cr3C2-NiCr涂層觀察發(fā)現(xiàn),涂層脫落面主要位于其截面中部,脫落物面積在30mm′30mm~100mm′100mm,脫落物內(nèi)部有大量平行于表面的裂紋;脫落物的表面、脫落面、裂紋面和涂層內(nèi)部局部區(qū)域都發(fā)生了嚴(yán)重氧化,氧化物為Cr2O3、NiO和NiCr2O4;脫落物的原始斷面斷裂形貌與脫落物折斷斷面相似,但與脫落面相差較大。閥桿表面完好涂層的截面有裂紋,主要位于Cr3C2處;NiCr粘結(jié)相的灰色

3、區(qū)域中有二次相Cr3C2微細顆粒析出。閥桿未脫落起泡處的涂層是由NiCr粘接相連接,而Cr3C2已經(jīng)裂開。
　　通過熱震實驗發(fā)現(xiàn),熱震只能在涂層中產(chǎn)生垂直于表面的裂紋;裂紋主要在Cr3C2顆粒中萌生和擴展,NiCr有抑制裂紋擴展的作用;涂層裂紋密度隨熱震次數(shù)的增加依次經(jīng)過孕育期、加速增長期和穩(wěn)定期。
　　通過高溫水蒸氣腐蝕實驗以及熱震與高溫水蒸氣腐蝕交互實驗發(fā)現(xiàn),高溫水蒸氣環(huán)境能加快涂層表面氧化,氧化物為Cr2O3、NiO和

4、 NiCr2O4。由于高溫長期作用,涂層中的NiCr灰色區(qū)域中有Cr3C2二次相重新析出,形成微細顆粒均勻分布在NiCr粘結(jié)相中,涂層硬度降低。高溫水蒸氣腐蝕對垂直于表面的涂層貫穿裂紋的影響并不大。
　　通過壓力實驗發(fā)現(xiàn),超音速火焰噴涂Cr3C2-NiCr涂層在壓力作用下的破裂包括三種形式:孔洞處碎裂、失碳碳化鉻碎裂和Cr3C2碎裂,并且依次更困難。Cr3C2硬質(zhì)顆粒碎裂時,涂層硬度會明顯降低。循環(huán)的壓力能加速Cr3C2-NiCr