超音速電弧噴涂FeCrAl涂層組織及性能研究.pdf

1、鍋爐管道高溫沖蝕、熱腐蝕一直是工業(yè)鍋爐應(yīng)用中的一個(gè)重大問(wèn)題，其主要原因是管道在內(nèi)部高溫和壓力以及外部高溫?zé)煔庾饔孟麓龠M(jìn)了碳鋼和低合金鋼表面氧化，導(dǎo)致腐蝕破壞；管外的飛灰和燃燒煤粉顆粒沖擊管壁，造成管道高溫沖蝕磨損。國(guó)內(nèi)外將熱噴涂技術(shù)廣泛應(yīng)用于鍋爐管道的防護(hù)，并取得了成功。目前熱噴涂技術(shù)方面的研究主要是針對(duì)新型涂層材料的研發(fā)。
　　 本文采用超音速電弧噴涂粉芯絲材的方法，在20鋼基體上制備出抗高溫沖蝕的FeCrAl防護(hù)涂層。利用光

2、學(xué)顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、能譜儀(EDS)、X-射線衍射儀、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)、顯微硬度計(jì)，對(duì)涂層微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)涂層的厚度、孔隙率、結(jié)合強(qiáng)度、硬度進(jìn)行了測(cè)定。利用電子天平、球盤磨損試驗(yàn)機(jī)、PS-268電化學(xué)工作站等儀器對(duì)20鋼基材和FeCrAl涂層的抗高溫氧化性、耐磨性、電化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行表征和分析，探討了20鋼基材和FeCrAl涂層的抗高溫氧化機(jī)理、耐磨損機(jī)理和電化學(xué)腐蝕機(jī)理。研究結(jié)果表明：
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3、)超音速電弧噴涂FeCrAl涂層具有明顯層狀結(jié)構(gòu)，組織致密，表面主要由直徑在5～20?m間的球狀顆粒及少量孔隙組成。FeCrAl涂層主要由體心立方晶格的Fe-Cr 固溶體和α-Fe相組成，含少量CrO2和Fe-Al金屬間化合物(FeAl)。涂層孔隙率為1.66[％]，厚度約340μm，結(jié)合強(qiáng)度為27Mpa。
　　 (2)FeCrAl涂層的抗氧化性能優(yōu)于20鋼。FeCrAl涂層的抗氧化性主要得益于涂層中的合金元素Cr，形成了以Cr

4、2O3為主的致密保護(hù)層。20鋼表面在680℃氧化100h后表面由許多薄片狀Fe2O3疏松地堆垛而成，間隙較大，所以在680℃氧化試驗(yàn)過(guò)程中20鋼基體中Fe很容易通過(guò)擴(kuò)散與空氣中O2發(fā)生氧化反應(yīng)。
　　 (3)對(duì)基材20鋼、FeCrAl涂層和680℃氧化100小時(shí)的FeCrAl涂層磨損進(jìn)行球盤磨損實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)eCrAl涂層和680℃氧化100小時(shí)的FeCrAl涂層在與摩擦副GCr15鋼球的對(duì)磨過(guò)程中，兩摩擦表面硬度都較高，磨損的主要形

5、式是磨粒磨損，磨粒來(lái)自磨損過(guò)程中FeCrAl涂層和GCr15鋼球?qū)δサ舻哪バ?。由于基?0鋼相對(duì)GCr15鋼球的硬度較低，主要發(fā)生的是粘著磨損和磨粒磨損，磨粒來(lái)自磨損過(guò)程中20鋼表面的氧化物。三個(gè)試樣中氧化后FeCrAl涂層耐磨性能最好，原因是涂層中形成了硬度較高的Cr2O3，起到良好的耐磨作用。FeCrAl涂層由于表面主要由硬度較高的鐵鉻固溶體和α-Fe相組成，耐磨性能較好?；w20鋼耐磨性最差。
　　 (4)FeCrAl涂層