喷嘴抗冲蚀磨损研究及梯度模型设计

分析喷嘴冲蚀磨损特点,指出喷嘴的不同部位同时受到不同角度的冲击;磨料颗粒在喷嘴内部加速运动,喷嘴沿长度方向的磨损程度不同,喷嘴入口磨损最严重,出口次之,而中间区域磨损相对较轻。阐述陶瓷喷嘴冲蚀磨损机理,说明陶瓷喷嘴两端承受以高冲击角为主的冲蚀,磨损机理以应力疲劳断裂和脆性断裂为主;喷嘴中部承受低角冲蚀,微切削冲蚀磨损为其主要磨损机理,得到喷嘴磨损属于多冲蚀磨损机理并存的结论。在此基础上,提出均质材料难以适应喷嘴冲蚀磨损特点,不易满足喷嘴高抗冲蚀磨损性能要求的观点。基于梯度功能技术思想首次提出梯度功能喷嘴设计方法,并建立梯度功能喷嘴设计模型。

韧性金属材料冲蚀磨损机理的研究

在不同的冲击速度和冲角下对一种韧性金属材料(45钢)进行了冲蚀磨损实验,用金相方法和扫描电镜考察了试样上单个冲蚀坑和稳态冲蚀表面的形貌。根据实验结果并结合前人的工作,分析了韧性金属材料的冲蚀机理,提出了一个相应的冲蚀磨损理论模型。

中铬镍耐碱腐蚀磨损铸铁材料的研制

针对高温浓碱腐蚀冲击磨料磨损工况研制中铬镍耐碱腐蚀磨损铸铁材料,分析材料的显微组织和力学性能。结果表明,中铬镍耐碱腐蚀磨损铸铁材料的组织为细珠光体和菊花状M7C3型共晶碳化物。适宜的铬、镍、钼、铜含量,塑韧性较好细珠光体金属基体及适宜粒度的、孤立分布的高硬度M7C3型碳化物,使所研制材料的耐高温浓碱腐蚀性能、抗冲击疲劳和抗湿试冲击磨料磨损的性能都较好。

梯度功能陶瓷喷嘴物理模型设计

在进行磨料喷射喷嘴应力分析和冲蚀磨损试验的基础上,得出喷嘴的冲蚀磨损在入口处最严重、出口次之、中段相对较轻,且该喷嘴冲蚀磨损特点主要由喷嘴入口、出口处承受的高拉应力所致的结论。针对均质陶瓷喷嘴材料的抗冲蚀磨损能力的提高力度有限的现状,提出将陶瓷喷嘴材料设计与喷嘴力学冲蚀磨损机理密切结合,研发新型非均质的陶瓷喷嘴材料的思想。拟订了FGM-1和FGM-2陶瓷喷嘴物理模型,并进行有限元分析,确定了梯度功能陶瓷喷嘴的物理模型。

2种激光熔覆陶瓷金属耐磨涂层的微观结构及性能研究

为了提高电站锅炉的耐高温冲蚀性能,利用激光熔覆技术在675高强钢板上熔覆2种金属陶瓷复合粉末,其中试样1熔覆层材料为KF-70合金粉,试样2熔覆层材料为Fe-Cr-B-Si-C合金粉末。利用电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和高温冲蚀装置等对其微观结构及力学性能进行了检测。结果表明:试样1由柱状晶、树枝晶和大块的板条状组织组成,试样2金相组织为马氏体较均匀地分布于奥氏体晶粒中。2种材料的熔覆层都与基体形成了冶金结合。试样1的显微硬度约为基体的3倍,试样2的显微硬度达到1 000 HV,约为基体的5倍。试样2的耐高温冲蚀性优于试样1的。