汽轮机通流部件防固体颗粒侵蚀碳化铬涂层的研制及应用

为了开发新一代用于汽轮机通流部件的防固体颗粒侵蚀技术,采用超音速火焰喷涂方法制备了碳化铬防固体颗粒侵蚀涂层,并对碳化铬涂层进行了金相组织、硬度、结合强度、抗微粒冲蚀性能分析。结果表明:碳化铬涂层组织均匀、致密,孔隙率小于1%;涂层显微硬度达738~980 HV;结合强度平均值达65 MPa以上;抗冲蚀性能是基体材料的1.6倍。对超超临界机组组焊导叶片(隔板静叶)喷涂碳化铬涂层组织与性能进行了分析,最终通过开发独创性的工装及喷涂程序,将碳化铬涂层应用于多台份660 MW、1 000 MW等级火电机组通流部件。

碳化铬-镍铬涂层对几种陶瓷的滑动摩擦磨损

在ＭＭ－２００块－环接触磨损试验机上，测定了等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层对烧结Ａｌ２Ｏ３、热压烧结Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ和等离子喷涂ＴｉＯ２涂层等四种陶瓷材料在干摩擦条件下的滑动摩擦系数和磨损量；利用ＳＥＭ、ＥＤＡＸ和ＸＲＤ等技术，观察和分析了摩擦副材料在磨损后的形貌、物质转移和物相转变；讨论了摩擦副材料的显微结构和某些物理性能、机械性能对碳化铬－镍铬涂层摩擦磨损行为的影响，结果表明：涂层与不同陶瓷对磨，不仅其磨损量相差很大，而且其摩擦磨损机理也不相同，摩擦磨损过程中对磨材料向涂层表面的转移，有利于提高涂层的耐磨能力。配对陶瓷的显微颗粒尺寸和弹性模量愈小，导热系数愈高，则与碳化铬－镍铬涂层的配对性能愈好。

超音速火焰喷涂碳化铬基涂层的高温摩擦磨损性能研究

利用超音速火焰喷涂方法制备出NiCr/Cr3C2和NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2两种涂层,观察了两种涂层的组织,测定了两种涂层在650℃和800℃下的摩擦磨损性能,进而分析了BaF2.CaF2共晶相对涂层的润滑减摩作用,讨论了两种涂层的适用范围。结果表明,NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2涂层在800℃展现出优异的耐磨自润滑效果,摩擦系数最低,仅为0.2644,磨损率也较小,为5.88×10-6mm3/(N.m);而NiCr/Cr3C2涂层在650℃的磨损率更小,仅为3.66×10-6mm3/(N.m)。两种涂层在不同温度下表现出不同的摩擦磨损机制:NiCr/Cr3C2涂层在650℃和800℃均表现为典型的粘着磨损,但在650℃时有疲劳迹象,在800℃时则发生严重塑性变形;NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层在650℃以磨粒磨损为主,在800℃时,由于氟化物润滑膜的作用,仅发生轻微的粘着剥落。

超音速火焰喷涂含氟化物的碳化铬/镍铬涂层结构及性能

采用超音速火焰喷涂技术制备用于航空发动机刷式封严系统的含氟化钙、氟化钡的碳化铬/镍铬自润滑耐磨涂层。对涂层各项性能进行了检测和分析:涂层显微组织结构均匀,结合强度大于60 MPa,硬度值86～90 HR15N,680～720 HV0.3,耐风冷热震循环次数1000次以上,最大摩擦因数不超过0.15。结果表明,超音速火焰喷涂含氟化钙、氟化钡的碳化铬/镍铬自润滑耐磨涂层综合性能优异,可以作为刷式封严系统的封严涂层。

镍基-碳化铬硬面复合涂层的疲劳强度

采用真空熔覆方法,在Q235 A试样表面制成厚0.1mm的镍基 碳化铬硬面复合涂层。通过试验比较涂层试样与无涂层试样的疲劳寿命。借助测量结合界面附近的化学成分,不仅得到了涂层与母材之间的元素扩散情况,而且能够分析界面的结合强度。

激光原位碳化铬-镍基复合涂层的组织特征

为了制备陶瓷增强镍基复合涂层,采用激光熔覆技术在45#钢表面原位合成了碳化铬-镍基复合涂层,研究了涂层的显微组织、相结构特征及显微硬度。碳化铬陶瓷的形状主要有四边形(菱形)、六边形和不规则块状;四边形碳化铬为Cr3C2,六边形碳化铬为Cr7C3,不规则块状碳化铬成分不确定,可能为Cr3C2或Cr7C3;涂层的平均显微硬度达到基体的3.5倍;涂层具有较高的硬度和致密的组织。结果表明,涂层主要由Cr-Ni-Fe-C,C,Cr7C3和Cr3C2四相组成,显微组织均匀致密,与基体呈良好的冶金结合。该研究对激光原位碳化铬-镍基复合涂层的理论研究和实际应用是有一定帮助的。

超音速火焰喷涂碳化铬-碳化钨涂层的制备与性能分析

碳化铬-碳化钨涂层属于碳化物类耐磨涂层,最高使用温度可达700℃。超音速火焰喷涂技术已广泛应用在碳化物类耐磨涂层的制备中。本文通过超音速火焰喷涂制备碳化铬-碳化钨涂层,通过扫描电镜、XRD能谱对比分析超音速火焰喷涂碳化铬-碳化钨涂层的优势,并检测超音速火焰喷涂碳化铬-碳化钨涂层的显微组织、显微硬度、拉伸结合强度;结合Image Pro Plus软件和金相对比法,检测涂层的孔隙率;分析超音速火焰喷涂工艺参数对涂层的组织、硬度、结合强度的影响,为超音速火焰喷涂碳化铬-碳化钨涂层提供喷涂工艺参数和性能指标。

激光熔覆特定材料涂层的微观组织和硬度特性

镍铬碳化铬涂层坚硬致密,是非常理想的耐磨涂层。为了制备硬度较高的耐磨涂层,分别以Ni45和Ni60为过渡层,利用激光熔覆技术,在45钢基体上熔覆了25Ni Cr-75Cr3C2涂层。采用电子探针显微分析仪(EPMA)和其配备的能谱仪(EDS)对涂层的微观组织和微区成分进行了分析,并利用显微硬度仪进行了显微硬度的测试。结果表明:以镍基合金为过渡层,在45钢基体上熔覆25Ni Cr-75Cr3C2涂层,可以得到与基体结合紧密的涂层组织,且涂层硬度明显高于基体硬度;与过渡层Ni45相比,以Ni60为过渡层时,25Ni Cr-75Cr3C2涂层的硬度更高;不同过渡层上熔覆的25Ni Cr-75Cr3C2涂层微观组织结构及元素成分也不相同。

钛和钛合金利用熔盐浴法形成碳化物涂层

对预先等离子渗碳的钛和钛合金在添加V、Nb和Cr的熔盐浴中浸溃所形成的涂层厚度、组分和抗氧化性进行了探讨。钛和钛合金的表面可形成厚度约10μm的Vc、Nbc和和Gr7C3+C23C6碳化物层。经过渗碳，碳扩散于母材中，但由于后来的涂覆处理，碳几乎全被消耗，EPMA分析结果证实，母材中无碳存在。这是由于碳化物层的形成使碳消耗的缘故。钛合金在900℃，大气气氛中的抗氧化性因碳化铬涂层得到明显的改善。

电火花沉积碳化铬基金属陶瓷涂层的微观组织与性能

采用电火花沉积分别制备了碳化铬基金属陶瓷单涂层和碳化铬基金属陶瓷/Ni复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机对比研究了单涂层和复合涂层的物相、微观组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,两种涂层组织结构致密,与基体呈良好的冶金结合,并在涂层内形成了纳米晶的微观组织。复合涂层中FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)韧性相含量增加,在涂层界面处存在过渡层Ni,并以塑性变形的方式释放了更多沉积时产生的热应力,因而涂层裂纹明显减少。复合涂层的峰值硬度(11.86 GPa)虽略低于单涂层,但该涂层具有最小的摩擦系数(0.2462),1 h磨损量仅为单涂层的1/3,因此表现出更好的耐磨性能,其主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。

钛合金零件表面爆炸喷涂修复

针对钛合金零件的表面超差,采用爆炸喷涂Ni Cr-Cr3C2的工艺对其进行尺寸修复。爆炸喷涂获得的涂层组织均匀,结合强度大于70MPa,显微硬度大于650Hv,且该修复工艺对钛合金基材无影响。修复后的钛合金零件尺寸公差、密封性均满足要求,已通过装配测试。