煤礦采掘設(shè)備關(guān)鍵零部件的磨損失效及強化研究.pdf

1、磨損是煤礦采掘設(shè)備和零件失效的主要形式，在采掘、截割、裝運、錨護、破碎及煤炭加工生產(chǎn)過程中，機械零部件會受到嚴重磨損，從而導(dǎo)致煤炭開采安全事故頻發(fā)。針對這一問題，本文較為系統(tǒng)地分析了煤炭開采過程中存在的主要磨損形式:磨粒磨損和腐蝕磨損，討論了磨損失效的機理。在此基礎(chǔ)上，為減少和防治煤礦機械的磨損，延長設(shè)備的使用壽命，本文提出利用等離子表面熔覆技術(shù)在Q235鋼表面熔敷具有優(yōu)異耐磨性能的涂層，借助X射線衍射（XRD）、掃描電鏡(SEM)、電

2、子探針(EPMA)、顯微硬度計以及磨損試驗機等先進的分析檢測設(shè)備，分別對等離子熔覆Fe合金涂層、Fe-Al金屬間化合物涂層以及TiC-TiB2/Fe基復(fù)合涂層的組織和性能等展開了系統(tǒng)性的研究。
　　采用等離子熔覆技術(shù)在Q235鋼表面成功制備了Fe基合金涂層，研究結(jié)果表明:Fe基合金涂層是由馬氏體基體加彌散分布其上的Fe3C、(Fe，Cr)7C3和(Cr, Fe)23C6等構(gòu)成;涂層與基體能夠形成牢固的冶金結(jié)合。在相變強化作用、彌散

3、強化的綜合作用下，F(xiàn)e基合金涂層的硬度、耐磨性相比Q235鋼基體有了很大提高，大約為基體的5倍。
　　在Q235鋼表面等離子熔覆Fe、Al合金粉末，利用高能等離子束加熱激發(fā)Fe、Al粉末發(fā)生自蔓延合成反應(yīng)，成功制備了Fe-Al金屬間化合物涂層。實驗結(jié)果表明:涂層與基體能夠形成良好的冶金結(jié)合，涂層主要由Fe3Al、FeAl以及α-Fe相構(gòu)成。耐磨性檢測表明Fe-Al金屬間化合物涂層耐磨性能大約為Q235基體的2倍。
　　以Fe

4、粉、Ti粉和B4C粉為原料，在Q235鋼表面制備出原位自生TiC-TiB2/Fe基復(fù)合涂層，研究結(jié)果表明:復(fù)合涂層與基體呈牢固的冶金結(jié)合，且無明顯的氣孔、裂紋等宏觀缺陷;涂層中的主要物相為TiB2、 TiC陶瓷相以及FeB和Fe3C等化合物。隨熔覆電流增大，涂層中陶瓷顆粒的數(shù)量明顯減少。對復(fù)合涂層的顯微硬度和耐磨性進行了檢測，與Q235鋼基體相比較，等離子熔覆TiC-TiB2/Fe基復(fù)合涂層的顯微硬度和耐磨性有了很大幅度的提高，其中以熔