激光熔凝高速火焰噴涂CoNiCrWC抗水蝕層的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、汽輪機(jī)葉片是用于將高溫高壓氣體的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成軸轉(zhuǎn)動(dòng)的零件。汽輪機(jī)通常工作速度為3000r/min，此時(shí)葉片邊緣幾乎接近超音速。工作在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)的動(dòng)葉片受水滴高速撞擊，水滴與動(dòng)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(dá)到疲勞極限時(shí)，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(xiǎn)性，葉片斷裂會(huì)導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)等惡性事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，提高末

2、級(jí)葉片的抗水蝕性，對(duì)確保整個(gè)電站機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要的意義。
　　隨著激光技術(shù)的突飛猛進(jìn)，激光熔凝技術(shù)已經(jīng)發(fā)展相對(duì)日趨成熟。激光熔凝相對(duì)其他表面處理優(yōu)勢(shì)比較明顯，激光作為熱源具有對(duì)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(diǎn)。
　　本文根據(jù)水蝕破壞機(jī)理，設(shè)計(jì)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(jī)末級(jí)葉片CoNiCrWC涂層，利用SEM、O

3、M觀察熔凝層組織結(jié)構(gòu)，測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1.通過SEM、OM觀察末級(jí)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(duì)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(jí)

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(shí)驗(yàn)參數(shù)下，熔凝層相對(duì)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(jìn)行粗糙度表明，涂層具有更平滑的表面。
　　4.根據(jù)末級(jí)葉片水蝕破壞機(jī)理，設(shè)計(jì)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(gè)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(yàn)可知，末級(jí)葉片抗水蝕性能隨著