電弧噴涂層磨損性能的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、火力發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐熱交換管的高溫沖蝕磨損已成為影響設(shè)備壽命的主要因素之一，解決金屬材料的耐高溫和沖蝕問題成為發(fā)展大規(guī)?；鹆Πl(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵因素。超音速電弧噴涂技術(shù)作為一種新的表面強(qiáng)化技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、成本低、涂層組織致密等特點(diǎn)，可賦予零件耐磨損、耐高溫、防腐蝕等性能。因此，在鍋爐受熱面常用鋼材T91鋼表面制備出耐磨損的高速噴涂復(fù)合涂層具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。
　　本文內(nèi)容主要分為兩大部分，第一部分側(cè)重于數(shù)值仿真研究，首先采

2、用有網(wǎng)格法和無網(wǎng)格法分別對材料的沖蝕過程進(jìn)行了有限元仿真，研究了沖蝕速度、角度對材料沖蝕率的影響以及韌性材料的沖蝕磨損機(jī)制。接著建立了帶有界面單元的數(shù)值分析模型，討論了涂層與基體之間剪切應(yīng)力對涂層開裂的影響，研究了涂層的環(huán)狀開裂機(jī)理。最后采用SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics光滑質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)）方法對涂層刻劃磨損進(jìn)行了有限元仿真，討論了刻劃速度和刻劃深度對摩擦力的影響。數(shù)值仿真的分析為磨損預(yù)測和工況參數(shù)選

3、擇提供了指導(dǎo)，為下一步的刻劃實(shí)驗(yàn)和高溫沖蝕實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　本文第二部分側(cè)重于實(shí)驗(yàn)，首先在 T91基材上制備出不同噴涂工藝下的電弧噴涂層，對涂層的機(jī)械性能和微觀組織形貌進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。通過對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，擇優(yōu)選擇性能較好的試件進(jìn)行后續(xù)的刻劃實(shí)驗(yàn)和高溫沖蝕實(shí)驗(yàn)。針對涂層的刻劃實(shí)驗(yàn)，研究了刻劃速度和載荷對摩擦力的影響，測量了不同涂層在刻劃過程中的磨損量。針對高溫沖蝕實(shí)驗(yàn)，分別選擇常溫和650℃下對涂層試件進(jìn)行沖蝕實(shí)驗(yàn)，研究了沖蝕角度