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《华北水利水电大学》 2015年
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Cr-Ni-Mo系不锈钢表面强化YG8涂层的抗磨蚀性能研究

赵元元  
【摘要】:电火花强化工艺是利用电能的高能量密度将电极材料熔渗到金属基体表面,形成高硬度、高耐磨、抗腐蚀的合金强化层,在保持工件母材自身性能的同时改善基体表面的物理、化学和机械性能。本文针对我国多泥沙河流中水轮机过流部件的磨蚀问题,在研究了水机抗磨机理的基础上,以磨蚀防护为目的,采用电火花强化工艺,在水轮机过流部件常用材料Cr-Ni-Mo系不锈钢基体上制备了电火花强化层,并对其进行了各项性能及影响因素的研究,对提高水轮机过流部件的抗磨性、抗腐蚀性及使用寿命具有重要的意义。结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计对强化层界面行为进行了研究,对显微组织特征、物相结构、元素分布、硬度分布进行了分析。通过扫描电镜检测,试样截面在梯度方向上依次为白亮层、过渡层、基体,且强化层与基体冶金结合,组织均匀、致密、连续,强化层厚度约为50μm。通过X射线衍射实验,表明电极和基体元素之间发生了复杂的物理、化学反应,并不断扩散重新化合成了新的相,形成了大量的碳化物硬质相,如Fe3W3C、Co3W3C、Fe3Mo3C、W2C等,这些硬质相以弥散的形式分布于强化层中,提高了强化层的硬度和耐磨性;通过硬度检测,强化层硬度沿深度方向逐渐降低,白亮层硬度最高为1696HV0.3,为基体的4.4倍。对电火花强化层进行了高温摩擦磨损实验,分析了强化层的摩擦系数、磨损失重量和磨损机理。结果表明电火花强化层耐磨性较高,约为基体的3.43倍,磨损机理以磨粒磨损为主。分析了影响强化层硬度和耐磨性的工艺参数,筛选出制备高质量强化层的工艺参数。采用线性极化法,研究了强化层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,电火花强化层腐蚀电位和点蚀电位较大,腐蚀电流密度和维钝电流密度较小,腐蚀速度降低,耐腐蚀能力增强。实践应用表明:在水轮机过流部件常用材料Cr-Ni-Mo型不锈钢材料表面制备的电火花强化层,不仅硬度高,耐磨性好,而且抗腐蚀性能好,在水轮机过流部件的表面防护领域的具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG174.4

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【参考文献】
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