電弧噴涂層磨損性能的仿真與實驗研究.pdf

1、火力發(fā)電機組燃煤鍋爐熱交換管的高溫沖蝕磨損已成為影響設(shè)備壽命的主要因素之一，解決金屬材料的耐高溫和沖蝕問題成為發(fā)展大規(guī)模火力發(fā)電機組的關(guān)鍵因素。超音速電弧噴涂技術(shù)作為一種新的表面強化技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、成本低、涂層組織致密等特點，可賦予零件耐磨損、耐高溫、防腐蝕等性能。因此，在鍋爐受熱面常用鋼材T91鋼表面制備出耐磨損的高速噴涂復合涂層具有重大的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟意義。
　　本文內(nèi)容主要分為兩大部分，第一部分側(cè)重于數(shù)值仿真研究，首先采

2、用有網(wǎng)格法和無網(wǎng)格法分別對材料的沖蝕過程進行了有限元仿真，研究了沖蝕速度、角度對材料沖蝕率的影響以及韌性材料的沖蝕磨損機制。接著建立了帶有界面單元的數(shù)值分析模型，討論了涂層與基體之間剪切應(yīng)力對涂層開裂的影響，研究了涂層的環(huán)狀開裂機理。最后采用SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics光滑質(zhì)點動力學）方法對涂層刻劃磨損進行了有限元仿真，討論了刻劃速度和刻劃深度對摩擦力的影響。數(shù)值仿真的分析為磨損預(yù)測和工況參數(shù)選

3、擇提供了指導，為下一步的刻劃實驗和高溫沖蝕實驗奠定了基礎(chǔ)。
　　本文第二部分側(cè)重于實驗，首先在 T91基材上制備出不同噴涂工藝下的電弧噴涂層，對涂層的機械性能和微觀組織形貌進行了實驗測試。通過對比實驗結(jié)果，擇優(yōu)選擇性能較好的試件進行后續(xù)的刻劃實驗和高溫沖蝕實驗。針對涂層的刻劃實驗，研究了刻劃速度和載荷對摩擦力的影響，測量了不同涂層在刻劃過程中的磨損量。針對高溫沖蝕實驗，分別選擇常溫和650℃下對涂層試件進行沖蝕實驗，研究了沖蝕角度