高铬铸钢激光表面强化与高温冲蚀性能研究

论文摘要

电站锅炉煤粉燃烧器喷嘴,工作在较高的温度环境下,受到高速喷射的煤粉气流磨损,工作环境恶劣,易于磨损报废,影响锅炉的安全经济运行。因此,对锅炉喷嘴材料高铬铸钢进行激光熔覆的研究具有重要意义。通过采用激光技术对高铬铸钢进行了表面强化处理,分别深入研究了激光熔凝层和激光熔覆NiAl复合层的显微组织结构和成分分布的变化,研究了激光表面强化处理对高铬铸钢的高温冲蚀磨损性能的影响,得到耐高温冲蚀磨损性能的激光表面强化层,并且对高温下材料的冲蚀磨损机理进行分析研究。结果表明:高铬铸钢经激光熔凝强化后,晶粒得到极大的细化,组织和成分均匀化程度提高,熔凝层表层硬度比基材提高15%;激光熔覆层成型良好,实现了与基体的冶金结合,熔覆层的物相组成以NiAl金属间化合物为主,并且存在大量的孪晶和位错塞积,熔覆层表层硬度比基体提高了约50%;高铬铸钢激光熔覆强化层和熔凝强化层均比基材耐高温冲蚀磨损性能优异,并且,激光熔覆NiAl复合层抗冲蚀磨损性能明显优于高铬铸钢激光熔凝层,熔覆层以脆性冲蚀行为主,熔凝层存在塑性冲蚀行为;激光熔覆层高温下的冲蚀磨损机制为氧化影响的冲蚀,较低温度下,由于不能形成连续的氧化保护膜,涂层的冲蚀磨损为脆性剥落。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 锅炉喷嘴用耐热钢
• 1.3 激光表面强化技术
• 1.3.1 激光表面强化技术的种类及特点
• 1.3.2 激光表面熔凝
• 1.3.3 激光表面熔覆
• 1.4 锅炉喷嘴材料的腐蚀失效机理
• 1.5 本课题的研究目的及研究内容
• 第2章 高铬铸钢表面激光熔凝的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与实验方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 实验结果与分析讨论
• 2.3.1 激光熔凝层显微组织
• 2.3.2 激光熔凝层成分分布
• 2.3.3 激光熔凝层显微硬度
• 2.4 本章小结
• 第3章 高铬铸钢表面激光熔覆的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与实验方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 实验结果与分析讨论
• 3.3.1 激光熔覆显微组织
• 3.3.2 涂层的TEM分析
• 3.3.3 涂层相结构与成分分析
• 3.3.4 涂层的硬度分布
• 3.4 本章小结
• 第4章 激光表面强化层抗高温冲蚀磨损性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料和实验方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验设备与方法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 冲蚀形貌分析
• 4.3.3 高温冲蚀磨损机理分析
• 4.3.4 影响抗高温冲蚀磨损性能的材料因素
• 4.4 本章小结
• 第5章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果