高速电弧喷涂FeMnCrAl%2fWC涂层抗热震性能地研究.pdfVIP

高速电弧喷涂FeMnCrAl/WC 涂层抗热震性能的研究 1,2 3 2 罗来马 ，刘少光 ，郦 剑 (1. 合肥工业大学材料科学与工程学院, 安徽 合肥 230009; 2. 浙江大学材料系, 浙江 杭州 310027; 3. 温州科得力新特材料有限公司, 浙江 温州 325029) 摘 要: 研制新型 FeMnCrAl/WC 粉芯丝材，用高速电弧喷涂技术在 20 钢表面制备 FeMnCrAl/WC 涂 层，结合金相、显微硬度、X 射线衍射、场发射扫描电镜、能谱分析等分析方法对涂层的组织结构、 抗热震性能及热震失效机理进行研究分析。结果表明：FeMnCrAl/WC 涂层主要由不同结构特征的 Fe 基固溶体相的凝片叠加而成，中间夹杂着氧化物相、未熔颗粒和孔隙；其显微硬度值为HV0.1452.3， 800℃×15min 加热-急冷法的热震抗力为26 次；其热震失效机理为：循环热应力促使疲劳裂纹在氧化 物区域起源和扩展，使涂层与基体结合力明显降低，导致涂层脱落。 关键词: 高速电弧喷涂；FeMnCrAl/WC 涂层；抗热震性 前言 Fe-Si 粉和Fe-B 粉组成，粉芯填充率为 38～42% 。选取 火电厂锅炉“四管”(过热器管、再热器管、省煤器 20 钢作为喷涂层试样的基底，基底表面经喷砂除锈和粗 管和水冷壁管) 因飞灰冲刷磨损和烟气腐蚀而引起减薄 化处理。然后用CAS-500 型高速电弧喷涂机进行电弧喷 甚至爆管。表面涂层保护是解决锅炉管道磨损和爆管问 涂，电弧喷涂气源由螺杆空压机提供，喷涂工艺参数为： 题的有效方法。迄今，已出现火焰喷涂、爆炸喷涂、等 气压 0.8～1.0MPa，电压380V，气流量6～8m3/min，喷 离子喷涂、激光喷涂以及电弧喷涂等多种表面涂层保护 涂距离200～300mm。 技术[1-3]。与其它热喷涂技术相比，高速电弧喷涂技术 2.2 分析方法 具有涂层性能优良、便捷高效、经济节能、安全可靠等 采用LEICA DMLM 金相显微镜分别对未侵蚀和经 优点[4-8]。Fe-Mn-Cr 系合金因不含贵重金属，具有成本 4%硝酸酒精溶液侵蚀的涂层横截面进行金相观察分析。 较低，耐磨耐腐蚀性良好，是一种潜在的理想代镍材料。 在HXS-1000AK 显微硬度计上测试涂层横截面硬度值， FeMnCrAl/Cr3C2 高锰奥氏体合金涂层具有良好的力学 载荷为 100g，加载时间 10s，每个试样测试5 个点，取 性能和抗高温氧化性能[9-10]。 平均值作为试样的硬度值。用 12kW 转靶Rigaku X 射线 WC 陶瓷相因具有硬度高、耐磨性好、红硬性较好 衍射仪对喷涂层进行相结构分析，激发X 射线为 CuKa， 等特点，又能较好地被 Ni 、Co、Fe 等金属熔体润湿， 电压50kV，电流20mA，扫描速度20°/min，扫描精度 因此被广泛用作热喷涂层的增强相材料，如采用等离子 0.02°。采用美国FEI 公司的 SIRION 场发射扫描电子显 喷涂和爆炸喷涂制备 Co-WC 、Ni-WC 金属陶瓷涂层 微镜（FE-SEM ）以及能谱色谱仪（EDS ）对喷涂层的 [11-12]。采用高速电弧喷涂制备Fe-Al/WC 和FeCrAl/WC 形貌和成分进行分析。 涂层时，发现添加WC 陶瓷相后，涂层的显微硬度和耐 涂层抗热震性能的测定采用加热-急冷法：将试样在 磨性明显得到改善[13-14]。本文采用自制的多功能成丝 箱式电阻炉中加热至 800℃，随炉保温 15min，然后取 系统，以优质低碳钢作为外皮材料，一定配比的Mn 粉、 出试样，迅速置于常温水中急冷。如此反复进行，观察