颗粒增强不锈钢基复合材料冲蚀磨损性能研究

在MMG - 2 0 0高温氧化 冲刷腐蚀磨损试验机上 ,考察了Al2 O3/不锈钢基、WC/不锈钢基表面复合材料在模拟湿法磷酸工况下的冲蚀磨损性能 ,并与目前在此工况中使用较好的高铬钢进行了对比 .研究结果表明 :当冲蚀角分别为 30°和 60°时 ,这两种复合材料的抗冲蚀磨损性能均优于高铬钢 ,而Al2 O3/不锈钢基复合材料的抗冲蚀磨损能力又优于WC/不锈钢基复合材料 ;复合材料中陶瓷颗粒与金属基体的界面是影响其冲蚀磨损性能的主要因素 ,改善界面的抗腐蚀特性 ,预期可进一步提高复合材料的抗磨性 .

几种高速电弧喷涂层高温冲蚀磨损性能

用高速电弧喷涂技术制备出用于热电厂抗高温冲蚀磨损的FeCrAl/WC、Fe CrNi/WC、Fe3Al和Fe3Al/WC复合涂层。研究了涂层在不同的温度和冲蚀角度下的高温冲蚀磨损性能。结果表明,温度和攻角对Fe3Al/WC、FeCrAl/WC涂层的冲蚀行为有较大影响;在650℃棱角状石英砂磨粒冲蚀条件下,Fe3Al、Fe3Al/WC、FeCrAl/WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能明显优于G20钢,FeCrAl/WC涂层具有最好的全攻角冲蚀磨损抗力,可以作为燃煤锅炉管道的抗高温燃气-飞灰高温冲蚀磨损的防护涂层。

等离子喷涂参数对镍基合金涂层组织及冲蚀磨损性能的影响

采用SEM、XRD、LSCM和冲蚀磨损试验机研究了等离子喷涂参数(氢气流量HFR、喷涂电流I)对Ni60涂层组织与冲蚀磨损性能的影响。结果表明,Ni60涂层主要由γ-Ni、Ni3B、Cr2B、CrB、M7C3、M23C6相构成;增加HFR、I有利于减小涂层中层片厚度,增加涂层结晶度、平均晶粒尺寸、微观应变量及残余应力,提高涂层显微硬度及抗冲蚀磨损性能。但过大的HFR、I(15ft3/h、600A)导致涂层孔隙率增加,显微硬度及抗冲蚀磨损性能降低。等离子喷涂参数HFR=12.5ft3/h、I=500A时,在小角度冲蚀条件下,Ni60涂层具有更高的抗冲蚀磨损性能。

聚氨酯-Si_3N_4陶瓷复合材料浆体冲蚀磨损性能研究

利用聚四氢呋喃醚二醇和甲苯二异氰酸酯反应得到预聚体,将预聚体同经过表面处理的Si3N4陶瓷粉末共混,利用模压硫化和常温硫化制得聚氨酯-Si3N4陶瓷复合材料;采用LJ-500型拉力试验机测定了所制备的聚氨酯-Si3N4复合材料的抗拉强度和断裂伸长率;采用MSH型冲蚀磨损试验机对比考察了聚氨酯、2Cr13钢、45#钢及聚氨酯-Si3N4复合材料的抗冲蚀磨损性能;采用扫描电子显微镜观察了冲蚀磨损表面形貌,探讨了Si3N4陶瓷粉末增强聚氨酯弹性体的冲蚀磨损机理.结果表明:聚氨酯-Si3N4复合材料的抗冲蚀磨损性能显著优于2Cr13钢和45#钢;当Si3N4粉末质量分数为5%～10%时,相应的聚氨酯-Si3N4复合材料的抗冲蚀磨损能力同聚氨酯弹性体相比提高80%以上;聚氨酯/Si3N4陶瓷粉末复合材料主要冲蚀磨损机制为Si3N4聚集体或附聚体的溃裂脱落.

高速电弧喷涂FeMnCrAl/Cr_3C_2涂层的抗高温冲蚀磨损性能

采用高速电弧喷涂技术在20(AISI 1020)钢基体表面制备FeMnCrAl/Cr3C2涂层,通过光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等方法,对FeMnCrAl/Cr3C2涂层显微组织、抗高温冲蚀磨损性能和冲蚀磨损机理进行研究。结果表明:在全部冲击角范围内,FeMnCrAl/Cr3C2涂层表现出优于20钢的抗高温冲蚀磨损性能;FeMnCrAl/Cr3C2涂层的冲蚀磨损机理如下:在低冲击角下,破坏模式以犁耕和切削作用为主;在高冲击角下,破坏模式以挤压疲劳开裂和脱落作用为主;在中间冲击角范围,破坏模式表现为挤压和切削;在全部冲击角下,破坏模式都伴随着新鲜表面在二次冲击下的脆性开裂脱落和过度塑性变形导致疲劳脱落的复合失效形式。

冲击角度对SiC/钢基表面复合材料冲蚀磨损性能的影响

采用负压铸渗工艺制备SiC/钢基表面复合材料,研究不同冲击角度对其冲蚀磨损性能的影响及其冲蚀磨损机理。结果表明,复合材料的冲蚀磨损率随冲击角α的增大先增大后减小,60°时最大;SiC/钢基表面复合材料的相对耐冲蚀性在45°时最大,为Q235钢的3.82倍。随着冲击角度的变化,切削作用和冲击作用对基体的支撑效应和颗粒对基体的阴影效应产生很大的影响,从而影响复合材料的冲蚀磨损性能。

粉煤灰活性氩弧熔覆Fe_xAlCoCrCuTi_(0.4)高熵合金涂层的组织和冲蚀磨损性能

目前,鲜见利用活性氩弧熔覆技术制备高熵合金涂层的报道,采用粉煤灰活性氩弧熔覆工艺在Q235钢表面制备了Fe_xAlCoCrCuTi_(0.4)(x=0,1)高熵合金涂层,观察了涂层截面形貌,分析了显微组织和相结构,并对其硬度、冲蚀磨损性能进行了研究。结果表明:Fe_xAlCoCrCuTi_(0.4)高熵合金涂层表面无气孔、裂纹等缺陷,活性剂的加入增大了基体对涂层的稀释作用,使涂层与基体呈良好的冶金结合,活性剂可有效增大熔池深宽比,有利于涂层更好的成形;涂层均是由BCC和FCC相构成,由于活性剂用量少,并没有其他复杂物质生成; x=1时,由于Fe元素含量较多,增强了固溶强化效果,提高了涂层的硬度和耐冲蚀性能,使涂层硬度最高可达495.6 HV2 N,冲蚀磨损性能可达基体的4.98倍。

机械合金化-热压烧结Fe_3Al的冲蚀磨损性能研究

为了研究过程控制剂甲醇含量对Fe_3Al材料冲蚀磨损性能的影响,通过高能球磨与热压烧结相结合的方法制备了不同过程控制剂甲醇含量的Fe_3Al材料.采用MF-20冲蚀磨损试验机对Fe_3Al材料进行含沙海水环境下的冲蚀磨损试验,利用Quanta 400F扫描电子显微镜观察材料的显微组织和冲蚀形貌,结合电化学相关测试结果分析其冲蚀磨损失效机制.研究结果表明:过程控制剂甲醇的添加,Fe_3Al基体中有第二相Fe_3AlC_(0.5)析出,有效提高其硬度,改善其静态腐蚀性能.且甲醇添加后,Fe_3Al材料冲蚀磨损性能较316不锈钢提高23.7%以上,其失效方式以固体粒子犁削作用为主.当甲醇添加量为0.5mL时,Fe_3Al材料具有最轻微的变形度,其犁沟现象最不明显,说明其耐冲蚀磨损性能最好.

20g钢的冲蚀磨损性能的研究

采用气流喷砂型实验机,试验研究20g钢的冲蚀磨损性能。结果表明,20g钢是典型的金属塑性材料,其耐冲蚀磨损性能比较差。其冲蚀率峰值出现在30°附近(在本实验条件),其冲蚀磨损机理在攻角小于30°之前以切削模型为主,在攻角大于30°之后以局部塑性变形模型为主。其冲蚀磨损没有明显的孕育期,直接进入了持续期,冲蚀失重随冲击时间的增加而增加。冲击速度对20g钢的冲蚀磨损有很大的影响,其冲击速度与冲蚀率成指数关系,在本实验条件下,其指数为2.23。表明在高速时,20g钢的冲蚀磨损严重。

以煤矸石为渗硅剂在工业纯铜表面制备渗硅层的冲蚀磨损性能

以煤矸石为渗硅剂、铝粉为还原剂,采用固体粉末包埋法在850℃下保温12h对工业纯铜进行渗硅处理,获得了600μm厚的渗硅层;利用X射线衍射仪、扫描电镜等分析了渗硅层的物相组成和截面形貌,并测试了渗硅层的显微硬度和冲蚀磨损性能。结果表明:渗硅层内新生成了Cu0.83Si0.17、Cu4Si、Cu3Al和Cu9Si相,横截面组织由扩散层的亚共析体α+(α+γ)相、过渡层的α相和纯铜基体呈梯度组成;渗硅层的最高显微硬度相对纯铜基体提高了3.74倍;当冲蚀介质的水砂比为50∶16~50∶40时,渗硅层的冲蚀磨损性能较工业纯铜的提高了1.65~2.40倍;当转速为200~400r·min-1时,渗硅层的冲蚀磨损性能较工业纯铜的提高了1.78~2.25倍;当冲蚀角为30°~90°时,渗硅层的冲蚀磨损性能较工业纯铜的提高了1.22~2.62倍。

液体橡胶/环氧树脂复合材料的冲蚀磨损性能

用端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂制得反应物(ETPB)。在ETPB中分别加入质量分数为5%和10%的纳米Al2O3,并选择适宜的固化剂固化,制得ETPB/Al2O3复合材料。测试了水介质中环氧树脂、ETPB、ETPB/Al2O3复合材料的冲蚀磨损性能。用扫描电子显微镜(SEM)对几种材料磨损表面进行了观察。结果表明,端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂可显著提高抗磨损性能,与通过填充纳米Al2O3无机粒子ETPB复合材料相比,其抗冲蚀性能更好。

灰口铸铁离子渗氮层的冲蚀磨损性能

本文研究了离子渗氮灰口铸铁的抗冲蚀性能及机理 ,讨论了时间和石墨片对冲蚀性能的影响 ,提出离子渗氮灰口铸铁的抗冲蚀机理是渗氮层中高硬度 ε相提高了灰口铸铁的抗磨损和耐腐蚀能力 。

热处理对电弧喷涂Ni-Ti涂层冲蚀磨损性能的影响

在2Cr13马氏体不锈钢基体上,采用氩气保护电弧喷涂技术制备了Ni-Ti涂层,在不同温度下对涂层进行了热处理,用冲蚀磨损试验机对涂层的冲蚀磨损性能进行了测试,用扫描电镜对涂层的显微组织和冲蚀磨损后的形貌进行了观察,用X射线衍射仪表征了涂层的相组成,测定了涂层的显微硬度。结果表明:涂层的冲蚀磨损性能与显微硬度无明显的联系;涂层的相结构、显微组织、层间结合力以及NiTi(B2)相具有的超弹性在涂层耐冲蚀磨损能中起着重要的作用;高温热处理(1050℃)后涂层中出现了较多的孔隙和裂纹,降低了涂层的耐冲蚀磨损性能。

冲蚀速度对Q235钢表面热浸镀铝锰层的冲蚀磨损性能的影响

针对新疆沙漠戈壁盐渍土壤、酸雨及高矿化度盐碱水质对钢铁材料腐蚀性强的特点,采用热浸镀铝锰合金层工艺对Q235钢表面进行改性,在Q235钢表面获得Al-Mn合金镀层。采用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射对镀层的组织结构、成分形貌进行了分析,并对改性层的冲蚀磨损性能进行研究,获得了镀层在不同速度下的冲蚀磨损量。结果表明:纯铝镀层表面呈枝晶状,铝锰合金镀层出现了块状的铝锰化合物相,铝锰合金镀层是由Al、FeAl3、Fe2Al5和MnAl6相组成。在不同的冲蚀速度下,铝锰合金镀层的质量损失均小于纯铝合金镀层的质量损失,因此这种热浸镀铝锰合金镀层具有优良的耐冲蚀磨损性能。

Al_(0.5)FeCoCrNi高熵合金在液固两相流中的冲蚀磨损性能

采用电弧炉熔炼制备了Al0.5FeCoCrNi高熵合金,并对其在800,1 000℃进行热处理,研究了热处理以及液固两相流中冲蚀参数(冲蚀角度、冲蚀速度、冲蚀时间)对其冲蚀磨损性能的影响,并与00Cr13Ni5Mo不锈钢的冲蚀磨损性能进行了对比。结果表明:在冲蚀角度为45°时,两种材料的质量损失率均最大,呈现出韧性材料的冲蚀磨损特性;随着冲蚀时间延长和冲蚀速度增大,两种材料的质量损失率均显著增大;热处理能提高高熵合金的硬度和冲蚀磨损性能,且800℃热处理后的便佳;高熵合金的冲蚀磨损性能优于不锈钢的;高熵合金的冲蚀磨损机制以切削、犁削和塑性变形为主,不锈钢的则主要为切削和挤压变形,且伴有碎裂的剥落。

不同冲蚀速度下过共晶Al-Mn合金及复合材料冲蚀磨损性能的研究

采用MSN型冲蚀磨损试验机,在3.5 m/s及7 m/s线速度及四种磨粒粒度下,对Al-2.86%Mn合金及Al2O3颗粒增强Al-2.77%Mn复合材料进行冲蚀磨损对比试验,分析试样材料的组织特征及冲蚀磨损后的磨痕形貌。结果表明:Al-2.86%Mn合金的主要成分是Al-Mn化合物(MnAl6和Al11Mn)4和Mn在Al中的固溶体,复合材料是在此基础上分布着Al2O3颗粒。材料的磨损失重率随冲蚀速度的变大明显增加;在相同速度下二者的冲蚀磨损程度随着磨粒粒度的增大呈先增大后减小的趋势,且峰值随着速度的变大向粒度增大的方向偏移;在相同试验参数下Al-2.77%Mn复合材料的抗冲蚀磨损性能要优于Al-2.86%Mn合金。

铁硅二元合金渗碳层的抗浆料冲蚀磨损性能研究

分别对3种不同Si含量的铁硅二元合金进行了固体渗碳和热处理,借助于OM、SEM、XRD等手段对经固体渗碳后的铁硅二元合金的渗碳层的显微组织进行了观察分析和确定,并测定了其表面硬度以及抗浆体冲蚀磨损性能。结果表明:经930℃×8h固体渗碳+水淬后,铁硅二元合金渗碳层表面硬度最高达66HRC,渗碳层显微组织为M+γ+Fe3C+SiO2;经180℃×3 h低温回火后,表面硬度均能保持在62 HRC左右,渗碳层显微组织为回火M+残余γ+Fe3C+SiO2。其中Fe-1.5Si渗碳8 h水淬+低温回火后的抗浆体冲蚀磨损性能最好。

纳米环氧树脂复合涂层耐冲蚀磨损性能研究

研究了固化剂低分子聚酰胺、有机蒙脱土和纳米Al2O3的用量对环氧树脂胶粘涂层拉伸剪切强度和耐冲蚀磨损性能的影响。试验表明,有机蒙脱土和纳米Al2O3能有效提高涂层拉伸剪切强度和耐冲蚀磨损性能,在最佳配方下,涂层的耐冲蚀磨损性能是Q235钢的10.83倍。

铸钢表面镍基合金渗层的组织与冲蚀磨损性能

采用铸渗技术在45钢表面制备了镍基合金渗层,对渗层的微观组织及冲蚀磨损性能进行了研究。结果表明:渗层组织致密,在渗层的内部及渗层与基体的结合界面处无任何夹杂、气孔及微裂纹等缺陷;渗层主要由镍基固溶体、Cr5B3、BCr、BNi3等硼化物硬质相组成。基体的冲蚀磨损质量损失是渗层的4.15倍,其平均冲蚀磨损率远远大于渗层,这主要是渗层的固溶强化,以及硬质相强化使得渗层的冲蚀磨损性能得到大幅度提高。

添加Y_2O_3对TiN-Sialon-Al_2O_3复相材料的制备与冲蚀磨损性能的影响

采用铝热还原氮化法原位制备了TiN-Sialon-Al_2O_3复相材料,探讨了Y_2O_3添加量对TiN-Sialon-Al_2O_3复相材料的物相组成、微观结构和固体粒子冲蚀磨损性能的影响。结果表明:添加Y_2O_3能够显著提高TiN-Sialon-Al_2O_3复相材料的抗折强度。Y_2O_3在高温下形成Y-Si-Al-TiO-N低共融相,起到弥合气孔及愈合裂纹的作用,促进了复相材料的烧结致密。Y_2O_3添加量5%时,材料在室温和1400℃下的冲蚀磨损性能最好,体积冲蚀磨损率最小分别为1.99和0.65 mm^3·g^(-1)。添加Y_2O_3后形成的Y-Si-Al-Ti-O-N玻璃相1400℃下发生软化并产生塑性,减弱了材料受到的磨削和切削作用,提高了TiN-Sialon-Al_2O_3复相材料的冲蚀磨损性能。