水轮机过流部件材料的冲蚀磨损腐蚀及其交互作用

通过对含沙水域水电站水轮机过流部件的4种典型材料(55钢、20SiMn、1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中的电化学腐蚀及冲蚀磨损性能研究,区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量在材料失效过程中各自所占的比例,考查了试验材料的冲蚀磨损特性以及磨损与腐蚀间的交互作用,分析了失效机制,结果表明:材料的冲蚀磨损质量损失率随冲蚀速度和浆料含沙量的增加而增大;冲蚀角在0°～45°范围内变化时,冲蚀磨损质量损失率随冲蚀角增大而增大,当冲蚀角超过45°后,质量损失率随冲蚀角增大而减小;在多泥沙冲蚀磨损条件下,材料纯磨损的质量损失占总质量损失的62%～92%,是材料破坏的主要方式,腐蚀是次要的;磨损对腐蚀的促进作用随冲蚀强度的增大而加强,其对材料流失的作用不可忽视.     

含沙水域水电站用抗冲蚀磨损新材料的研制

通过降低碳含量及添加适量合金等措施，设计研制了一种韧性好的28CrNiVRe高铬铸铁新材料，并以0Cr13Ni5Mo不锈钢为对比材料，进行了冲蚀磨损性能及腐蚀与磨损间交互作用的研究，研究结果表明，磨损是材料失去的主要形式，而腐蚀及其磨损与腐蚀间的交互作用是不容忽视的，因此，新材料的抗冲蚀磨损性比0Cr13Ni5Mo不锈钢优越，且在水电工程中的应用前景广阔。     

不锈钢与高碳钢的冲刷腐蚀磨损试验研究

利用自行研制的液固两相流冲刷腐蚀磨损试验机,对具有良好耐腐蚀性能的1Cr18Ni9Ti(18-8)不锈钢及耐磨性较好的高碳钢(T8)的耐冲刷腐蚀磨损行为进行了深入研究.试验机配有电化学测试系统,可有效分离液固两相流冲刷腐蚀磨损工况下的各损伤分量,如纯磨损分量、纯腐蚀分量以及腐蚀与磨损的交互作用,便于深入研究冲刷腐蚀磨损工况下材料的损伤行为.研究结果表明:在此试验条件下,材料的耐腐蚀性能居主导地位,改变冲刷腐蚀条件尽管使各损伤分量的相对比例有所改变,但耐蚀性较好的18 8不锈钢总具有较低的损伤;18-8不锈钢和T8钢的冲刷腐蚀磨损率在冲蚀角度为45°时均出现极大值,主要原因为材料在此角度下的磨损达到最大值,并且由此产生的交互作用也达到最大值,因此在这一角度使用的材料应注重提高其耐磨性.     

磨粒粒径对Si3N4结构陶瓷冲蚀磨损性能的影响

以冲蚀磨损工况下的典型应用材料Cr15Mo3高铬铸铁为对比材料,采用转盘式液-固双相流试验机研究了不同SiC磨粒粒径对Si3N4结构陶瓷抗冲蚀磨损性能的影响,分析了试验材料冲蚀磨损的微观失效机制.研究结果表明:在各种粒径磨粒的冲蚀磨损条件下,Cr15Mo3铸铁的冲蚀磨损率都比Si3N4结构陶瓷的高,Si3N4结构陶瓷的抗冲蚀磨损能力是Cr15Mo3铸铁的20倍左右;粗颗粒磨料冲蚀条件下试验材料的体积损失比细颗粒磨料冲蚀条件下的大,即磨粒越粗冲蚀磨损越严重;在微观上,Cr15Mo3的腐蚀坑、冲蚀坑多,基体材料冲刷磨损严重,W型失效形貌明显,而Si3N4结构陶瓷的冲蚀磨损面比较光滑,材料失效主要是晶界粘结相失去多所致;结构致密、晶粒细小并有细小柱状晶的存在等是Si3N4结构陶瓷抗冲蚀磨损性能优异的主要原因.     

大型水轮机叶片马氏体不锈钢的多相流损伤行为

对水轮机用0Cr13Ni5Mo不锈钢及其精炼合金在蒸馏水和模拟长江水中进行了旋转圆盘仪空蚀和冲蚀以及二者组合的多相流损伤实验,并与普通13-4不锈钢进行对比分析·结果表明,精炼工艺改进后的0Cr13Ni5Mo不锈钢晶粒内部的铁素体组织得到了细化,抗冲蚀和多相流损伤能力明显高于原合金和13-4不锈钢·3种不锈钢的冲蚀、空蚀与冲蚀联合作用损伤累积失重-时间曲线均呈直线关系,空蚀和冲蚀联合作用对材料造成的损伤明显高于空蚀和冲蚀单独作用·     

镍基涂层和2种钢的冲刷腐蚀特性及其电化学行为

研究了2种超音速火焰喷涂Ni基涂层(Ni60JH与Delelo50)和2种钢(1Crl8Ni9Ti与20钢)在液固两相流中，冲刷腐蚀的交互作用及其电化学行为，并对其冲刷腐蚀机制进行了探索性分析．研究结果表明，Ni60JH和Delelo50涂层的腐蚀质量损失率分别为基体材料的1／30和1／16，Ni60JH涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高15倍多，并与1Crl8Ni9Ti不锈钢相当，且Delelo50涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高5倍多．Ni60JH涂层主要以切削、犁削冲蚀磨损机理为主，而Delel050涂层和2种钢主要以犁削、塑性变形、翻边冲蚀磨损机理为主．2种涂层和不锈钢在纯腐蚀时均处于钝化状态，在冲刷腐蚀时均处于活化溶解状态．     

Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀试验机对Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在蒸馏水和人工海水中进行了空蚀实验,并采用扫描电镜跟踪观察了经不同时间段空蚀后试样的形貌.通过测量失重绘制了材料的累积失重量和失重率曲线.经电化学工作站测量了材料在静态与空蚀条件下的极化曲线和腐蚀电位变化.对比分析了Cr32Ni7Mo3N与SAF2205双相不锈钢在人工海水的抗空蚀能力.结果表明:Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢空蚀破坏首先在铁素体薄弱区以及铁素体和奥氏体相界发生,并向铁素体内扩展,铁素体发生解离断裂脱落;奥氏体随着空蚀的进行,滑移线增多,显微硬度值增加,且人工海水中奥氏体显微硬度值比在蒸馏水中的高;铁素体大面积破坏后,奥氏体才失稳产生延性断裂脱落,奥氏体的存在延缓了破坏在整个材料表面上的扩展.空蚀与腐蚀交互影响导致材料在人工海水中加速破坏.Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在人工海水中的抗空蚀能力优于SAF2205双相不锈钢.     

等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能

为提高不锈钢材料的耐冲蚀磨损性能,以Ni46合金粉末为原料, 采用等离子熔覆工艺在不锈钢1Cr18Ni9Ti基材上制备镍基合金涂层,分析了熔覆层的显微组织以及物相形貌和相结构等,测定了涂层的显微硬度. 使用旋转圆盘实验机研究了Ni基等离子熔覆合金涂层在砂浆中的冲蚀行为. 结果表明: 材料的冲蚀磨损性能受到材料基本力学性能的限制,高硬度镍基涂层的抗冲蚀性能最好,在相同实验条件下其磨损率由小到大排列顺序为镍基涂层＞0Cr13Ni5Mo＞1Cr18Ni9Ti;镍合金层中奥氏体基体的固溶强化和硬质相有效抵御砂砾的冲击,是Ni基等离子熔覆合金层具有高抗冲蚀性能的主要原因.     

28Cr铸铁冲蚀磨损过程中碳化物及基体的作用机理

利用高速液/固双相流冲蚀磨损试验机模拟不同试验条件,对改性28Cr高铬铸铁进行了不同冲蚀速度下的抗冲蚀磨损性能研究,着重讨论了该材料奥氏体基体的形变强化机理.研究结果表明:改性28Cr高铬铸铁材料中的高硬度相碳化物发挥了优越的抗磨削作用,同时保护了基体;在34m/s和45m/s冲蚀速度下,后者的冲蚀磨损量及增加速度远大于前者的,同时相变马氏体的相对体积分数从试验前的16 3%分别增加到42 2%和73 6%,冲蚀磨损过程中亚表面变形层内基体产生的相变和位错密度增加等形变强化是该材料耐冲蚀性能优异的另一重要原因.     

系列α-Al_2O_3结构陶瓷的耐冲蚀磨损性能

以冲蚀磨损工况下的泵用材料Cr15Mo3高铬铸铁为对比材料,采用转盘式液-固双相流试验机研究了系列α-Al2O3结构陶瓷(90瓷、95瓷、99瓷)的耐冲蚀磨损性能及微观失效机制.结果表明:在不同磨粒硬度试验条件下,Cr15Mo3的冲蚀磨损率均比α-Al2O3结构陶瓷的高4～6倍,且随着磨粒硬度的增加,Cr15Mo3的冲蚀磨损率增加幅度更大;α-Al2O3结构陶瓷的冲蚀磨损体积随磨料含量的增加略有增加,但在相同磨粒硬度试验条件下相差不大,因此该工况下可使用90瓷或95瓷,从而提高应用材料的性价比;Cr15Mo3的微观失效有明显的方向性和腐蚀痕迹,主要以微切削、犁沟和冲蚀坑等形式为主,而α-Al2O3结构陶瓷的失效主要是晶界玻璃相失去,有少量冲蚀坑和晶粒剥落痕迹,迅速增加径向和横向断裂表面能是其主要耗能方式.     

等离子熔覆高铬铁基涂层高温耐磨性与耐空蚀性

采用等离子熔覆工艺,以Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末为原料;在Q235钢基材表面制备了高铬铁基复合涂层。测试了涂层的高温耐磨性和耐空蚀性。结果表明,涂层中含有大量硬质耐磨相（Cr,Fe）7C3,具有较高的显微硬度,涂层在高温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和载荷特性,经44 h空蚀试验后累积的质量损失量为0Cr13Ni6Mo不锈钢的0.497倍,具有一定的耐空蚀性能。     

Wear and corrosion resistance of laser-cladded Fe-based composite coatings on AISI 4130 steel

The wear and corrosion resistance of Fe_72.2Cr_16.8Ni_7.3Mo_1.6Mn_0.7C_0.2Si_1.2 and Fe_77.3Cr_15.8Ni_3.9Mo_1.1Mn_0.5C_0.2Si_1.2 coatings laser-cladded on AISI 4130 steel were studied. The coatings possess excellent wear and corrosion resistance despite the absence of expensive yttrium, tungsten, and cobalt and very little molybdenum. The microstructure mainly consists of dendrites and eutectic phases, such as duplex (γ+α)-Fe and the Fe–Cr (Ni) solid solution, confirmed via energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction. The cladded Fe-based coatings have lower coefficients of friction, and narrower and shallower wear tracks than the substrate without the cladding, and the main wear mechanism is mild abrasive wear. Electrochemical test results suggest that the soft Fe_72.2Cr_16.8Ni_7.3Mo_1.6Mn_0.7C_0.2Si_1.2 coating with high Cr and Ni concentrations has high passivation resistance, low corrosion current, and positive corrosion potential, providing a better protective barrier layer to the AISI 4130 steel against corrosion.     

High-temperature frictional wear behavior of MCrAlY-based coatings deposited by atmosphere plasma spraying

Al₂O₃-Cr₂O₃/NiCoCrAlYTa coatings were prepared via atmosphere plasma spraying (APS). The microstructure and phase composition of the coatings were analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), laser confocal scanning microscopy (LSCM), and transmission electron microscopy (TEM). The dry frictional wear behavior of the coatings at 500℃ in static air was investigated and compared with that of 0Cr25Ni20 steel. The results show that the coatings comprise the slatted layers of oxide phases, unmelted particles, and pores. The hot abrasive resistance of the coatings is enhanced compared to that of 0Cr25Ni20, and their mass loss is approximately one-fifteenth that of 0Cr25Ni20 steel. The main wear failure mechanisms of the coatings are abrasive wear, fatigue wear, and adhesive wear.     

1Cr13不锈钢微动腐蚀中腐蚀与磨损交互作用

利用自制的微动腐蚀系统研究１Ｃｒ１３在ＮａＣｌ溶液中腐蚀与磨损的交互作用。实验发现阴极保护不能完全抑制１Ｃｒ１３在质量分数为３．５％ＮａＣｌ溶液中的腐蚀,同时又考虑到液体润滑作用与交互作用对微动腐蚀质量损失的影响效果相反,应该将其区分开来,建议用一种新的数学模型来定量化评价交互作用。     

硬度对钢蜗轮副用材料磨损行为的影响(英文)

为了探讨硬度对钢蜗轮副材料磨损行为的影响,为研究钢蜗轮副合理的硬度配对提供试验依据。通过不同的热处理工艺,使12Cr2Ni4低碳合金钢获得了5种不同硬度的试样,然后在无润滑,室温条件下,在SRVⅣ微动磨损试验机上考察了硬度对12Cr2Ni4钢-18Cr2Ni4WA钢摩擦副磨损行为的影响。结果表明：试验条件下,随着12Cr2Ni4钢硬度的增加,12Cr2Ni4钢的磨损体积减小,其偶件18Cr2Ni4WA钢的磨损体积增大,当12Cr2Ni4钢硬度位于HRC39-HRCAl之间时,摩擦副双方的磨损量相等;12Cr2Ni4钢的相对耐磨性和摩擦系数都随12Cr2Ni4钢硬度的增加而增大,最大的相对耐磨性和摩擦系数的最大值均约为0．9。     

NC30 Fe合金在氯化钠溶液中的微动腐蚀特性

在PLINT微动磨损试验机上附加电化学测试系统,采用十字交叉接触方式,位移幅值为100μm,法向载荷20、50和80 N条件下,研究NC30Fe合金传热管在氯化钠溶液中的微动腐蚀行为。使用电化学工作站记录微动腐蚀过程中开路电位变化,运用电位扫描法测量微动过程的极化曲线;采用扫描电子显微镜观察磨痕的表面形貌,光学轮廓仪测定磨痕的三维形貌及磨损量。微动磨损使损伤区域金属原子活性增大,腐蚀倾向增大,加速了NC30Fe合金的腐蚀。在氯化钠溶液中,NC30Fe合金由于微动磨损过程产生腐蚀产物膜起到润滑减摩作用,摩擦系数较纯水中降低;但因腐蚀与磨损的交互作用,在氯化钠溶液中的磨损量比纯水中高。氯化钠溶液中的磨损机制主要表现为磨粒磨损和剥层的共同作用。     

Cr3 C2含量对Cr3 C2/Ni3 Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热等静压法制备Ni3 Al合金和Cr3 C2含量不同的Ni3 Al基复合耐磨材料,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,系统地研究Cr3 C2含量对材料组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明：Cr3 C2/Ni3 Al复合材料中,Cr3 C2颗粒与Ni3 Al颗粒之间发生互扩散作用,使部分Cr3 C2颗粒转变为M7 C3( M=Cr, Fe, Ni)结构;在特定的摩擦磨损条件下,随着Ni3 Al基体中Cr3 C2比例增大,Cr3 C2/Ni3 Al复合材料的耐磨性能显著提高,达到了Ni3 Al合金耐磨性能的4~10倍。此外,随着Ni3 Al基体中Cr3 C2比例的增大,Cr3 C2/Ni3 Al复合材料对对磨盘的切削、刮擦作用减弱,对磨盘的磨损量减少。     

2Cr13Ni4Mn9奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向的研究

采用等温方法测定了2Cr13Ni4Mn9钢碳化物开始析出曲线与发生晶间腐蚀所需最短时间曲线,研究了该钢在不同冷速下的晶间腐蚀行为;考查了冷变形量对晶间腐蚀的影响。结果表明,该钢碳化物开始析出曲线与发生晶间腐蚀所需最短时间曲线均呈“C”形,并可分别用方程 lgt=43.883-0.116T+7.779×10~(-5)T~2 lgt=40.037-0.109T+7.673×10~(-5)T~2来描述。由于该钢碳化物析出的孕育期短,因而晶间腐蚀敏感性强。固溶后的冷速对该钢晶间腐蚀倾向有强烈影响,冷变形对晶间腐蚀没有影响。