激光熔凝高速火焰噴涂CoNiCrWC抗水蝕層的實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、汽輪機葉片是用于將高溫高壓氣體的線性運動轉(zhuǎn)變成軸轉(zhuǎn)動的零件。汽輪機通常工作速度為3000r/min,此時葉片邊緣幾乎接近超音速。工作在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)的動葉片受水滴高速撞擊,水滴與動葉片接觸部位產(chǎn)生很高的壓力,其壓力超過了材料的屈服極限,使葉片材料產(chǎn)生局部的塑性變形。這種壓力反復(fù)作用于葉片,葉片材料達到疲勞極限時,局部即開始產(chǎn)生水蝕。嚴(yán)重的水蝕增加了葉片斷裂的危險性,葉片斷裂會導(dǎo)致機組發(fā)生強烈振動等惡性事故,造成巨大的經(jīng)濟損失。因此,提高末

2、級葉片的抗水蝕性,對確保整個電站機組的安全運行具有重要的意義。
  隨著激光技術(shù)的突飛猛進,激光熔凝技術(shù)已經(jīng)發(fā)展相對日趨成熟。激光熔凝相對其他表面處理優(yōu)勢比較明顯,激光作為熱源具有對準(zhǔn)精度高、光束尺寸可以精確控制,熔凝層與基底之間能夠形成良好的冶金結(jié)合,基體熱變形和熱效應(yīng)都比較小等優(yōu)點。
  本文根據(jù)水蝕破壞機理,設(shè)計CoNiCrWC復(fù)合涂層。采用激光熔凝高速火焰噴涂技術(shù)制備汽輪機末級葉片CoNiCrWC涂層,利用SEM、O

3、M觀察熔凝層組織結(jié)構(gòu),測試熔凝層顯微硬度、耐磨性,分析影響葉片熔凝層開裂行為的因素,并研究涂層抗水蝕性能。實驗結(jié)果表明:
  1.通過SEM、OM觀察末級葉片CoNiCrWc涂層顯微組織可知,熔凝層組織均勻,熔凝層與基材冶金結(jié)合良好。
  2.基材預(yù)熱溫度及噴涂層厚度對葉片開裂行為有一定影響,通過增加預(yù)熱溫度能有效抑制裂紋發(fā)生;熔凝層裂紋寬度隨著噴涂層厚度增大而增大,其消除裂紋所需要的預(yù)熱溫度也隨之升高。
  3.末級

4、葉片熔凝層平均顯微硬度為HV0.2964.314,其顯微硬度是基材的2.288倍。在相同的實驗參數(shù)下,熔凝層相對于基材磨損體積減少了約89%,其耐磨性比基體有明顯的提高,觀察磨損后的試樣進行粗糙度表明,涂層具有更平滑的表面。
  4.根據(jù)末級葉片水蝕破壞機理,設(shè)計CoNiCrWc復(fù)合涂層。復(fù)合涂層能有效減少內(nèi)部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,提供一個剪切應(yīng)變區(qū),使WC層不容易發(fā)生脆性斷裂,降低了水蝕速率。通過抗水蝕試驗可知,末級葉片抗水蝕性能隨著

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