鐵基非晶合金涂層設(shè)計(jì)與制備及性能研究.pdf

1、循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比具有煤種適應(yīng)性廣、污染物控制成本低、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在電力、石油、化工以及垃圾處理等領(lǐng)域,但是鍋爐“四管”的嚴(yán)重沖蝕磨損影響了機(jī)組的正常運(yùn)行,解決這一問題的有效途徑是在受磨損部件的表面制備一層性能優(yōu)異的耐磨蝕涂層。非晶合金與傳統(tǒng)合金材料相比,具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕等獨(dú)特而優(yōu)異的性能,采用噴涂技術(shù)制備非晶涂層可以將非晶合金推向工程耐磨損防護(hù)的應(yīng)用領(lǐng)域,在一定程度

2、上緩解循環(huán)流化床鍋爐四管沖蝕磨損帶來的問題。
　　 本文在分析非晶合金系發(fā)展歷程及非晶形成能力影響因素的基礎(chǔ)上,借鑒非晶合金配方制備的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則,以FeCrMoCB系非晶合金系為基礎(chǔ)系列,自主研發(fā)了兩個(gè)系列具有較強(qiáng)非晶形成能力的鐵基粉芯線材,利用高速電弧噴涂技術(shù)制備了FeCrMoCBSi系和低合金量Fe基非晶合金系兩種系列的非晶合金涂層。測(cè)試和分析了兩種系列非晶涂層的相結(jié)構(gòu)、微觀組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度、熱穩(wěn)定性、耐高溫氧化性能、耐涂鹽

3、腐蝕性能、結(jié)合強(qiáng)度和耐磨粒磨損性能。探討了硅硼含量對(duì)FeCrMoCBSi系非晶合金涂層性能的影響、鎳稀土對(duì)低合金量Fe基非晶合金涂層性能的影響、硼與合金量變化對(duì)低合金量Fe基非晶合金涂層性能的影響。并對(duì)低合金量Fe基非晶合金系列涂層在30°、90°沖蝕角度不同溫度下的耐沖蝕性能展開了測(cè)試和分析。主要研究成果如下:
　　 所制備的FeCrMoCBSi系非晶合金涂層和低合金量Fe基非晶合金涂層的非晶相含量分別為65.5％、70.2％

4、;涂層均呈典型的層狀結(jié)構(gòu),致密性較好;涂層截面顯微硬度均超過1300HV0.1,結(jié)合強(qiáng)度大于30MPa;兩種非晶涂層的晶化轉(zhuǎn)變溫度分別為853K和855K;在650℃條件下,兩種非晶涂層與鐵基碳化硼涂層和鐵基碳化鉻涂層相比具有較好的耐氧化防護(hù)效果;FeCrMoCBSi系非晶合金涂層在450℃條件下的耐磨粒磨損性能為GCr15軸承鋼球的5.1倍,低合金量Fe基非晶合金涂層在500℃下的耐磨粒磨損性能為GCr15軸承鋼球的5.2倍。

5、　　 硅硼含量的調(diào)整使FeCrMoCBSi系非晶合金涂層的非晶含量在47％到65.1％之間變動(dòng),隨著涂層中非晶相含量的增加涂層的顯微硬度隨之提高;硅硼含量變化對(duì)FeCrMoCBSi系非晶合金涂層的晶化溫度沒有影響;非晶相含量較高的配方表現(xiàn)出較好的耐磨粒磨損性能。鎳稀土的添加使低合金量Fe基非晶涂層的非晶含量提高到76.5％,晶化轉(zhuǎn)變溫度Tx有所提高,涂層表現(xiàn)出較高的顯微硬度和較好的耐磨粒磨損性能。硼與合金量調(diào)整使低合金量Fe基非晶合金

6、涂層的非晶含量在71.1％到74.2％之間變動(dòng),添加16％原子分?jǐn)?shù)硼元素的涂層中的非晶相含量最高,涂層的截面顯微硬度隨非晶含量的升高而提高;硼與合金量的變化對(duì)低合金量Fe基非晶合金涂層的熱穩(wěn)定性能沒有影響;非晶相含量較高的配方有較好的耐磨粒磨損性能。
　　 同一非晶合金系列中,非晶相含量較高的涂層在各種測(cè)試條件下均表現(xiàn)出較好的耐沖蝕磨損性能;低合金量Fe基非晶涂層在相同溫度測(cè)試條件下,90°沖蝕角的沖蝕失重量明顯大于30°沖蝕角