激光表面熔凝热喷涂涂层及其对涂层冲蚀磨损行为的影响

本工作研究了激光熔凝对火焰喷涂Ni-Cr-B-Si,Fe-Cr-B-合金涂层,等离子喷涂碳化物(Ni-Cr)合金涂层的显微组织结构和固体粒子冲蚀磨损行为的影响。结果表明,激光熔凝改善了涂层的组织结构,提高了冲蚀磨损抗力。本文探讨了涂层的冲蚀磨损机理。     

电弧喷涂药芯丝材涂层的组织和高温冲蚀性能

采用电弧喷涂自制的FeB和CrB两种药芯丝材在20#钢基体表面制备了FeB涂层和CrB涂层,分析了两种涂层的显微组织、相结构、硬度和孔隙率,并采用高温冲蚀磨损试验考察了其耐高温冲蚀磨损性能.结果表明:FeB涂层主要物相是α-Fe,FeB和FeB2,CrB涂层中主要存在α-Fe,CrB和Cr2O3相,两者的微观组织结构都是由弥散分布在铁基金属中间的硬质相粒子和少数孔洞组成,涂层与基体之间结合良好.FeB涂层的孔隙率小于CrB涂层,但硬度低于CrB涂层.FeB涂层和CrB涂层在650 ℃下具有良好的抗高温冲蚀磨损性能,都能够对20#钢基体起到较好的防护作用,但CrB涂层抗高温冲蚀磨损性能比FeB涂层更好.     

Ni/WC与NiCrBSi复合涂层耐冲蚀性能的研究

冲蚀磨损是工业生暗中常见的一种磨损破坏现象,也是很多机器设备、零部件磨损报废,使用寿命减少的主要原因,采用等离子喷涂技术,在受到慢磨损的机器零部件表面上喷涂一层耐冲蚀磨损性能高的涂层,是提高机器使用寿命的关键。通过试验表明,等离子喷涂Ｎｉ／ＷＣ与ＮｉＣｒＢＳｉ复合粉涂层具较高的抗冲蚀磨损性能;在Ｎｉ／ＷＣ＋ＮｉＣｒＢＳｉ基础上再添加少量Ｎｉ／Ａｌ,能进一步提高涂层的耐冲蚀磨损能力。     

高速电弧喷涂FeCrAl／WC复合涂层研究

将自行研制的FeCrAl/WC粉芯丝材利用高速电弧喷涂技术成功地制备出FeCrAl/WC复合涂层,用EDS,XRD和成分分析系统得到FeCrAl/WC涂层的组成为FeCr的质量分数约为84%;WC,W2C及少量的（FeCr)2O3的Al2O3的质量分数约为16%。涂层的工艺性能和力学性能表明FeCrAl/WC复合涂层具有高结合强度、高致密度和较多氧化物的特点。涂层的高温冲蚀性能结果表明,在650℃高温环境下,FeCrAl/WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能高于20号钢,并表现出良好的全攻角冲蚀磨损抗力,能够解决燃煤锅炉管道的高温燃气-飞灰高温冲蚀磨损问题。     

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.     

1Cr9Mo钢高速气-固两相流冲蚀磨损

采用自制的激波驱动气-固两相流冲蚀磨损试验装置,选取SiO2、Al2O3和SiC颗粒,对煤化工常用材料1Cr9Mo钢进行高速气-固两相流冲蚀磨损试验研究.结合试件表面冲蚀磨损形貌,分析冲击速度、冲击角度、颗粒硬度、颗粒粒径、试件温度等因素对材料的冲蚀磨损率的影响.结果表明:在20 ℃和400℃下,1Cr9Mo钢的最大冲蚀磨损率均出现在15°～25°的冲蚀角之间,体现出典型塑性材料的冲蚀磨损特征;低角度冲蚀时磨损机理以颗粒的切削作用为主,高角度冲蚀时颗粒垂直撞击材料表面产生凹坑并致使凹坑周围的片状物碎屑从材料表面剥离;试件冲击速度指数在2.3 ～3.2范围内,磨损率受颗粒硬度影响较大;在相同冲蚀条件下,硬度较高的Al2O3和SiC颗粒对试件的磨损率比SiO2颗粒高一个数量级;磨损率随颗粒粒径的增大呈现先递增后下降的趋势;在400℃时SiO2颗粒对试件的冲蚀磨损率明显提高,磨损率最大值约为20℃时的3倍.     

Cr3C2-NiCr涂层磨料磨损行为

采用橡胶轮磨损实验机 ,对三种类型粉末制备的 HVOF Cr3 C2 - 2 5 % Ni Cr涂层进行了磨料磨损实验 ,研究了涂层的磨损特性和喷涂工艺条件、粉末制备工艺对涂层磨损速率的影响。在运用扫描电镜对涂层结构和磨损表面观察分析的基础上 ,结合涂层结构和橡胶轮磨料磨损的特征 ,探讨了该涂层的磨料磨损失效行为。     

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.     

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.     

空气钻井钻具冲蚀磨损机理的分析

空气钻井技术受到越来越多的重视,针对空气钻井中钻具冲蚀磨损严重的现象,首先从阐释冲蚀本质入手,随后对现有的有影响力的冲蚀磨损理论对比分析,得出适合于空气钻井的3套冲蚀磨损理论,并分别进行详细阐述。这3种理论将从不同角度来解释空气钻井钻具的冲蚀磨损机理。微切削理论适用于解释钻屑粒子低入射角的切削情况;变形磨损理论从变形历程及能量变化角度解释了冲蚀现象;二次冲蚀理论从颗粒破碎后对钻具的二次冲蚀角度,更合理地阐述了冲蚀机理。最后就影响钻具冲蚀磨损的主要外部因素——钻屑粒径、几何形状、冲击速度、冲击角度、井内温度进行了定性分析。     

超音速火焰喷涂WC—Co涂层结构的研究

用Ｘ射线衍射研究超音速火焰喷涂ＷＣ－Ｃｏ涂层的结构及其影响因素的结果表明，超音速火焰喷涂过程中，ＷＣ的分解也会发生，但受ＷＣ－Ｃｏ喷少粉末结构的影响很大。当粉末中的结合相为复合碳化钨（如Ｃｏ３Ｗ３Ｃ，Ｃｏ６Ｗ６Ｃ）而非金属钴时，ＷＣ最容易发生分解，依赖于燃气的种类，将分解为Ｗ２Ｃ或金属钨。钴包覆ＷＣ型粉末喷制的涂层结构明确显示了涂层中Ｃｏ－Ｗ－Ｃ非晶态相的形成。Ｃｏ－Ｗ－Ｃ三元非晶合金经结晶化热处     

TEM characterization of the TiN coatings fabricated by reactive plasma spraying

The nanostructured TiN coatings were fabricated by the reactive plasma spraying, and the microstructure of the coatings was analyzed by XRD, SEM and TEM. The results show that the coatings are composed of TiN and Ti30 phases, and the coatings have the typical sprayed lamellae structures. The nanoscale grains with particle diameters less than 100 nm are observed in the coatings by TEM, and both fine equiaxed and columnar grains are found simultaneously in the nanostructured TiN coatings. Furthermore, the deformation twins are verified by TEM in the coatings, which are caused by the high cooling rate and the non-uniform temperature distribution in the plasma jet.     

直喷式柴油机气缸内喷雾特性的研究

本文介绍直喷式柴油机燃油喷射和气缸内喷雾特性的统一计算模型。模型中考虑了喷油过程、气缸内气流运动和燃烧室结构等对燃油喷雾贯穿及分布的影响。高压油管内燃油运动用特征线法求解,喷雾过程用稳态射流理论计算,本文还对采用高速摄影技术研究柴油机气缸内喷雾贯穿作了讨论。     

镁合金表面热喷涂WC-10Co-4Cr粒子沉积及分布特性

为了探究高速空气燃料热喷涂（AC-HVAF）过程中喷涂粒子撞击基材后的沉积特性。采用AC-HVAF热喷涂技术在AZ80镁合金基体上沉积WC-10Co-4Cr硬质涂层。通过离散沉积实验获得薄层沉积粒子,探讨各种沉积形貌的种类、形成原因、结合机制及射流中粒子的径向和轴向分布。结果表明：在AC-HVAF粒子沉积过程中,嵌入型沉积为主要的沉积形貌,同时包含少量的破碎型与空腔型沉积粒子。在涂层的形成过程中,嵌入型沉积对涂层/基体结合性能起重要作用;空腔型沉积的小颗粒及破碎型沉积的大颗粒是造成沉积效率下降的主要原因。喷涂粒子主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,空腔型沉积粒子越多,最终导致AC-HVAF粒子射流呈现出空间分布特征。     

水力机械抗汽蚀表面防护技术的应用现状及展望

汽蚀和磨损是水力机械过流部件普遍存在的主要问题.从这两个问题出发,阐述了水力机械表面防护技术的应用现状.结合涂层材料及其表面防护技术的发展,认为高速火焰喷涂(HVOF)制备的纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层可望更有效地减缓水力机械的汽蚀和磨损.     

旋转液体射流雾化的计算理论与实验研究

采用Ｎａｖｉｅｒ－ｓｔｏｋｅｓ流体力学方程描述喷咀内部旋动流体和喷咀外部旋转射流的流动状态。在微小单元段速度作某些假定的条件下，求得速度和压力的分析解；研究旋转液体射流的雾化理论，讨论影响雾化的主要因素，并通过实验方法观察雾化状态和测量雾化角；最后给出实例。     

基于FLUENT的小流量射流流场中的可视化研究

为了深入研究小流量圆射流流场的特性,利用FLUENT系列软件对六种不同出口直径的圆射流喷射到空气中所形成的气液二相非淹没自由射流的流场进行了模拟分析.研究结果表明:随着喷嘴直径的减小,射流核心段速度值越来越大,射流的散射角越来越小,射流的集束性越来越好.模拟结果与实验结果基本一致.     

等离子熔射过程中热传递特性研究

采用红外测温仪检测单位时间内基体温度变化来衡量射流与粒子流(含粉末粒子的射流)的加热效应,实验研究了等离子弧电流、电压、熔射距离以及送粉速率变化对加热效应的影响规律,进而对比分析射流和粒子流与基体/已熔射涂层之间的热传递特性.实验结果表明:等离子熔射过程中的加热效应主要取决于射流引起的对流传热;粒子流的加热效应特点与射流不同,而粉末粒子仅对其沉积区域的温升有贡献;随着熔射距离的增加,射流的加热效应急速下降;等离子弧电流和电压的增大相应地提升了喷枪功率,加大了射流与基体间的对流传热.     

荷电气—液两相同轴圆射流的LDV研究

静电喷雾技术在许多领域得到广泛应用,但对荷电气两相流的理论研究尚不深入笔者通过采用二维激光多普勒测速系统（ Ｌ Ｄ Ｖ） 对荷电气—液两相同轴圆射流进行了实验研究,就电场作用下液滴直径的分布、荷电气液两相流的速度分布进行了分析,并给出了相间运动规律,为荷电两相湍流的深入研究提供了一定的试验依据     

蓄热式燃烧器内等温射流流场分析

为了解高温空气燃烧机理,建立计算机仿真模型,通过试验对仿真模型的有效性进行验证后进行蓄热式燃烧器内等温射流流场分析。结果表明,空气入口高速射流是产生回流卷吸和实现高温空气燃烧的主要因素,可采用一次燃料消耗空气中大部分氧气实现低氧燃烧来降低NOx产量,二次燃料入口距离与空气入口存在最优距离且其入射角度不宜过大,仿真计算结果与实验结果一致,验证了模型可靠性。研究成果对蓄热式燃烧器设计具有指导意义,也为热态射流流场分析奠定了基础。