等離子束表面冶金層的耐空蝕性能研究.pdf

1、空蝕會使設(shè)備使用效率降低，甚至導致設(shè)備破壞，造成的后果和影響十分嚴重，對材料表面進行耐空蝕保護是提高零件服役壽命的有效方法。等離子束表面冶金技術(shù)可分為等離子束表面熔凝技術(shù)和等離子束表面熔覆技術(shù)，利用該技術(shù)可以在金屬表面獲得優(yōu)異的耐熱、耐磨、低成本的冶金層，并已在礦山、冶金、軍工等領(lǐng)域獲得應用。如能將該技術(shù)應用于提高材料的耐空蝕性能，會獲得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。對冶金層空蝕破壞過程進行分析研究，能夠幫助人們進一步了解空蝕的產(chǎn)生機理，具

2、有一定的理論價值。
　　本文針對船用發(fā)動機鑄鐵氣缸套的工況，采用等離子束表面熔凝強化技術(shù)，選擇優(yōu)化后的工藝參數(shù)，在氣缸套表面制備出了優(yōu)質(zhì)的耐空蝕熔凝強化層。針對水利機械的工況，采用等離子束表面熔覆強化技術(shù)，制備了多種鐵基合金等離子束表面熔覆層。
　　應用光學顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計研究表明，經(jīng)等離子束表面熔凝處理后，鑄鐵試樣的表面硬度高、組織細密，石墨的存在形式和分布得到徹底改變；以Fe、Cr、C、Ni、B

3、、Si粉末為原料在Q235鋼表面制備的熔覆層，表面宏觀形貌良好與基體材料實現(xiàn)了冶金結(jié)合。在此配方基礎(chǔ)上添加不同成分的稀土氧化物后，熔覆層組織細密，缺陷、夾雜明顯減少。但是加入量并不是越多越好，最佳加入量為0.1％La2O3+0.1%Ce2O3。熔覆層硬度大體呈梯度分布，熔覆層外表層硬度比內(nèi)部次表層略有下降，次表層具有最高硬度。
　　利用超聲振蕩磁致伸縮儀、分析天平研究了鑄鐵熔凝層、未處理試樣和滲氮處理試樣的耐空蝕性能。利用掃描電子

4、顯微鏡對空蝕過程中試樣的形貌變化進行了跟蹤觀察。結(jié)果表明：相同空蝕時間內(nèi)經(jīng)等離子束表面熔凝處理的鑄鐵氣缸套試樣空蝕失重最少，12h累計失重也最少。其耐空蝕性能是未經(jīng)處理試樣的4.48倍，優(yōu)于滲氮處理后的鑄鐵氣缸套試樣，表現(xiàn)出良好的耐空蝕性能。隨著時間延長，熔凝處理比不經(jīng)處理及滲氮處理的耐空蝕性能優(yōu)勢越來越明顯。主要原因是表面熔凝使石墨存在狀態(tài)發(fā)生了徹底改變，而且熔凝層組織細密，具有一定的深度。采用同樣的設(shè)備，研究了不同的鐵基合金熔覆層試

5、樣的耐空蝕性能，并同0Cr13Ni6Mo不銹鋼進行空蝕失重對比。結(jié)果表明：以Fe、Cr、C、Ni、B、Si粉末為原料的熔覆層具有一定的耐空蝕性能，是0Cr13Ni6Mo不銹鋼的0.841倍，主要原因是硬質(zhì)相晶界對γ-(Fe，Ni)相塑性變形的阻礙以及應力誘發(fā)γ-(Fe， Ni)相向馬氏體組織的轉(zhuǎn)變。加入稀土氧化物后，耐空蝕性能明顯提高，主要是由于稀土的加入使熔覆層組織得到凈化，枝晶組織細化，二次枝晶間距減小，組織變得均勻致密。但稀土的加