论文摘要
火电厂锅炉“四管”（水冷壁管、省煤器管、过热器管、再热器管）长期经受的高温磨损是导致锅炉管爆裂和泄漏的重要原因之一。锅炉管的爆裂和泄漏事故,不但对电厂的安全造成威胁,而且会增加电厂临时性检修和大修的工作量,带来巨大的经济损失。采用亚音速火焰喷涂技术,在锅炉“四管”上制备陶瓷涂层,能有效控制高温磨损,是解决锅炉管道高温磨损问题的一个经济、可行的途径。本文以电站锅炉管道的高温磨损行为为背景,选用适合高温磨损环境下的微米Al2O3材料,添加适量的纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体,采用正交试验设计方法对涂层中的纳米粉体含量进行优化设计,采用亚音速火焰喷涂技术在Q235钢基体上制备添加纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体的陶瓷涂层,采用扫描电镜、光学显微镜、X-射线衍射仪（XRD）分析观察涂层显微组织、分析涂层中的相组成;采用磨损试验机和拉伸试验机测试涂层的耐磨性和涂层与基体的结合强度,研究了纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体对涂层组织结构和性能的影响,以及在涂层中的作用机理。试验结果表明:适量纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体的加入,可以细化喷涂层的组织,改善喷涂层的组织分布,降低涂层的孔隙率,提高涂层的耐磨性和涂层与基体的结合强度。试验中得出的耐磨性能最高、涂层与基体的结合强度最佳的组合为A1B1C3D2,即4%纳米Al2O3+4%纳米TiO2+5%纳米CeO2+2%纳米Ni+54%微米Al2O3+13%微米TiO2+8%微米Cr3C2+8%微米Ni+2%微米Cr。试验总结出了纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体在亚音速火焰喷涂陶瓷涂层中的作用机制,为纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体在亚音速火焰喷涂陶瓷涂层中的应用提供了基础理论依据,也为纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体在热喷涂中的应用开辟了一个新的途径。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 锅炉“四管”的失效机理及常用对策1.1.1 锅炉“四管”的失效机制1.1.2 锅炉“四管”防护的常用对策1.2 锅炉“四管”防护常用热喷涂材料1.3 纳米涂层的性能1.4 热喷涂纳米涂层存在的问题1.4.1 纳米粉末的流动性问题1.4.2 纳米颗粒的分解和长大问题1.4.3 纳米粉末的沉积问题1.5 课题研究的国内外进展1.5.1 国外纳米粉体在热喷涂中应用的研究进展1.5.2 国内纳米粉体在热喷涂中应用的研究进展1.6 课题研究的目的及意义第二章 热喷涂技术综述2.1 热喷涂方法2.1.1 火焰喷涂2.1.2 电弧喷涂2.1.3 等离子喷涂2.2 热喷涂的发展史2.3 热喷涂涂层的形成过程及其结构2.4 涂层的结合机理2.4.1 涂层与基体的结合2.4.2 涂层内涂层材料粒子间的结合2.5 喷涂材料的选用2.5.1 选用原则2.5.2 对喷涂材料的基本要求第三章 纳米粉体及稀土氧化物概述3.1 纳米粉体简介及其对热喷涂涂层组织和性能的影响3.1.1 纳米粉体3.1.2 纳米粉体的特性3.1.3 纳米粉体对陶瓷涂层组织和性能的影响3.1.4 纳米复相陶瓷3.2 稀土对热喷涂涂层组织和性能的影响3.2.1 稀土3.2.2 稀土对热喷涂涂层组织和耐磨性、硬度及结合强度的影响第四章 试验材料、试验设备及试验方法4.1 喷涂材料4.2 试验用基体材料4.3 试验设备4.3.1 喷涂设备4.3.2 涂层显微组织观察设备4.3.3 涂层X 射线衍射试验设备4.3.4 涂层耐磨性试验设备4.3.5 涂层与基体的结合强度测试设备4.4 试验方法4.4.1 涂层的制备4.4.2 涂层显微组织观察4.4.3 涂层X 射线衍射试验4.4.4 涂层耐磨性试验4.4.5 涂层与基体的结合强度试验第五章 喷涂材料成分设计第六章 试验结果及分析6.1 涂层显微组织分析6.2 涂层X 射线衍射试验结果分析6.3 涂层耐磨性试验结果及分析6.3.1 涂层耐磨性试验结果6.3.2 涂层耐磨性试验结果分析6.4 涂层与基体的结合强度试验结果及分析第七章 讨论2O3、TIO2、NI 粉体作用机理的讨论'>7.1 关于纳米AL2O3、TIO2、NI 粉体作用机理的讨论2 作用机理的讨论'>7.2 关于纳米CEO2作用机理的讨论第八章 结论参考文献致谢在读期间取得的科研成果个人简介
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纳米CeO2、Al2O3、TiO2粉体对Al2O3/TiO2喷涂层耐磨性的影响
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