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一种Ni60-TiB2纳米制备方法 技术领域 本发明属于金属基陶瓷复合材料领域，Ni60-TiB2纳米结构喂料，Ni60-TiB2纳米结构涂层的工艺制备方法。 背景技术 电力行业作为国民经济发展的先行行业，对社会经济的发展提供了必要的保障。我国的特殊国情决定了我国发电以煤电为主，燃煤发电量约占总发电量的3/4。而在煤电行业，由于其本身的特性使得电站锅炉四管(即水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤气管) 长期工作在高温、超高压及受烟气腐蚀和冲蚀的恶劣环境中，极易产生冲蚀磨损、积灰、结渣和高温腐蚀等一系列问题，造成管壁持续减薄 (每年减薄约1 mm) ，常常导致爆管现象，大大提高了运行成本，此外更换新管和维修锅炉时，锅炉停运也造成巨大的损失。据调查，我国100 MW以上机组由于腐蚀和冲蚀磨损破坏使锅炉管壁减薄，导致锅炉“四管”爆漏事故而停机抢修的时间约占整个机组非计划停用时间的40%，占锅炉设备本身非停用时间的70%以上，少发电量占全部事故少发电量的50%以上，是影响发电机组安全经济运行的主要因素。 腐蚀和磨损都是发生于工件表面的材料流失过程，并且其它形式的工件失效有许多也是从表面开始的。因此只对锅炉“四管”表面进行强化处理而不用整管替换以增强其抗腐蚀、耐冲蚀磨损性能是一种经济实用的方法。热喷涂技术作为一种新的表面强化技术，为锅炉“四管”进行表面强化处理提供了技术保障。国内外的研究、运用已表明，采用热喷涂防护处理是防止和减少磨损的有效、经济的方法。 同时，节约资源，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调，已经成为我国的基本国策。热喷涂技术作为“绿色再制造工程”中的重要组成部分，对国家寻求经济增长模式的全面转变，走节约型发展道路起到了重要作用。 目前，针对锅炉四管高温腐蚀和冲蚀磨损的主要防护和修补措施主要是采用热喷涂制备常规粗晶涂层，如FeAlCr和Cr2C3-NiCr涂层等。但粗晶涂层在兼顾硬度和断裂韧性方面存在着难以克服的矛盾——涂层的硬度提高往往意味着断裂韧性的降低，从而造成涂层脆性增加、结合强度下降，在随后的使用过程中易发生硬质相脱落和涂层开裂等现象，严重降低其使用性能。纳米涂层的出现则有望很好地解决这一矛盾。只要喷涂工艺参数设置合理，制备的纳米涂层比粗晶涂层具有更加优异的综合性能，可广泛应用于工业生产部门，如航空航天业、电站锅炉管道以及各种油气管道等，在实际生产中具有十分诱人的前景。作为材料表面技术的重要分支，热喷涂用于制备纳米涂层是一种有效和具有很大发展潜力的方法。可以预见，在未来的新兴科技产业中，热喷涂纳米涂层将占据越来越重要的地位。金属基陶瓷复合 发明内容 超音速火焰喷涂 (High Velocity Oxygen Fuel，HVOF) 技术具有经济高效、粒子速度快以及温度适中等特点大程度上降低陶瓷增强相的分解，高硬度和高耐磨耐蚀性等特性。Ni60-TiB2纳米涂层制备方法，涂层制备采用两种粉体，一种是微米尺度的机械混合粉体，另一种是经高能球磨后过筛形成的纳米结构喂料；两种粉体中TiB2粉和Ni粉 wt.% Cr，4 wt.% Si，3.2 wt.% B，0.8 wt.% C，2.5 wt.% Fe，余下的为Ni）重量比均为TiB2：40 wt.%；Ni60：60 wt.%。喷涂所用基材为中碳钢，喷涂前对基材表面进行除锈除油和喷砂等处理。设备为英国metallisation公司生产的Met-Jet型超音速火焰喷涂系统， 对制备的涂层进行分析发现，纳米涂层与常规微米涂层的显微组织形貌相差较大：纳米复合涂层组织致密，分布均匀，一定的扁平层状分布但间的边界分布并不明显，此外涂层中还含有部分球状或状的未熔或半熔颗粒，这种结构使得涂层具有更高的结合强度和更好的耐磨性能。，其结构与纳米结构喂料相似大量的灰色纳米级TiB2颗粒均匀弥散分布于白色粘结相NiCr中。反观常规微米复合涂层，具有典型的层状喷涂结构，呈扁平状但扁平化程度不一，涂层组织致密，微米级的灰色TiB2颗粒分布于白色粘结相NiCr之间但分布不均匀，并且NiCr内部并没有TiB2颗粒存在。 图1 HVOF喷涂Ni60-TiB2常规微米涂层 图2 HVOF喷涂Ni60-TiB2纳米涂层 图3 HVOF喷涂Ni60-TiB2纳米涂层 图4 HVOF喷涂Ni60-TiB2涂层 表1 HVOF喷涂Ni60-TiB2涂层HVOF喷涂Ni60-TiB2复合涂层在不同载荷下滑动磨损体积损失HVOF喷涂Ni60-TiB2复合涂层的循环氧化动力学曲线图 选择以下两种喷涂粉末，一种是微米尺度的机械混合粉体，另一种是经高能球磨后过筛形成的纳米结构喂料；两种粉体中TiB2粉和Ni粉 wt.% Cr，4 wt.% Si，3.2 wt