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金属陶瓷复合涂层在轴流式引风机叶片上的应用开发研究

范毅  
【摘要】:轴流式引风机是锅炉的主要辅助设备之一,担负着连续输送气体的任务。轴流式引风机的失效形式主要表现为烟气中的固体颗粒对轴流式引风机叶片的冲蚀磨损,轴流式引风机叶片的失效会导致出力效率降低甚至停机。在能源越来越受到重视的现在,轴流式引风机叶片的抗冲蚀研究显得愈加重要。 本文在综合国内外关于轴流式引风机叶片冲蚀领域的研究文献的基础上,以冲蚀机理为依据,采用火焰喷熔工艺制备了NiWC35、Ni60、SNi46和SNi67喷熔层,采用电弧喷涂工艺制备了LX88A金属陶瓷复合涂层,采用HVOF工艺制备出微米WC/12Co和纳米WC/12Co金属陶瓷复合涂层。通过试验对涂层结合强度、涂层硬度及涂层抗冲蚀性能等性能进行了研究,并通过金相观察、扫描电镜(SEM)、电子探针能谱分析(EPMA)和X射线衍射相分析(XRD)对涂层的显微组织及元素分布进行分析,探讨了涂层抗冲蚀的机理,在此基础上,将几种涂层的抗冲蚀性能进行了比较。 分析表明:三种喷涂(熔)工艺制备的涂层,如火焰粉末喷熔层、电弧喷涂层和HVOF涂层都有很好的抗冲蚀性能,其中以HVOF工艺制备的涂层抗冲蚀性能最佳,其次分别为火焰喷熔层和电弧喷涂层。由于加入了35%金属陶瓷WC,提高了NiWC35喷熔层的硬度,使得NiWC35喷熔层的抗冲蚀性能强于其他三种喷熔层。电弧喷涂LX88A金属陶瓷涂层由于在电弧喷涂过程中发生化学反应生成含有金属陶瓷硬质相Fe_3B,因此具有优良的抗冲蚀性能。采用HVOF工艺制备的微米和纳米WC/12Co金属陶瓷涂层都具有优秀的抗冲蚀性能,其中纳米WC/12Co涂层抗冲蚀性能最佳,这是因为纳米WC/12Co粉末颗粒微小,在涂层制备过程中,粉末受热更均匀,变形更充分,结合强度更高,塑性更好,因此冲蚀性能更优异。 综合以上结果,确定4种金属陶瓷涂层具有优秀的抗冲蚀性能,NiWC35喷熔层和电弧喷涂LX88A涂层由于制备简单,可进行现场施工,将会被广泛的应用。纳米WC/12Co涂层性能最为优良,它具备更高的结合强度、更好的塑性和更好的抗冲蚀性能。目前HVOF工艺在国外已得到了普遍的应用,在国内可望在轴流式引风机叶片的防磨处理上有更多的应用。


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