微纳米结构WC-CoCr涂层在NaCl溶液中抗泥浆冲蚀磨损性能研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1目的及意义

磨损是机械零部件三大失效原因(即断裂、腐蚀与磨损)之一,冲蚀作为常见磨损形式的一种,在蒸汽轮机、管道、离心式压缩机、离心风机等流体机械运行时不可避免的会对机械零部件造成影响,严重时会导致机械故障失效,是在流体零件生产时必要考虑的一项因素。在20世纪40年代,第一篇系统阐述冲蚀现象的文献的发表引起了科研者对冲蚀现象的关注与重视,各国科研者从此开始对这方面不断地进行深入的研究[1]。目前,一些优质的复合材料、先进的表面涂层技术或热处理技术均被应用在这些零件表面的抗冲蚀性能上,但是,这些方法都有其自身的不足与缺陷。因此寻找更好的抗冲蚀涂层成为了现在研究的热点。

冲蚀是一种固体微观颗粒冲击零件造成其表面材料脱落的现象,大多数情况下固体颗粒都被包裹在气体、液体等流体中。该现象广泛存在于多种工程领域中,为了防止冲蚀对零件造成损伤,在制造零件时我们通常会考虑选择高硬度的基体材料、采用以物理学规律设计出的防冲蚀结构、在零件表面制备防冲蚀涂层等方法。其中使用最广泛的是制备抗冲蚀涂层,这个方法成本较低、操作简便。在面对不同工况时可以选择不同的涂层材料和喷涂工艺,以最优的方式解决当前工况下机械零部件的磨损问题[2.3]

制备涂层时首先要根据基体的材料和运行时的工况选择合适的涂层原材料,陶瓷材料一般具有高硬度、高熔点、良好的热稳定性和化学稳定性,用于制备涂层可有效提高基体材料的耐冲蚀、耐磨损和腐蚀、抗高温氧化等性能。热喷涂常用的氧化物陶瓷材料主要有Al2O3、ZrO2和Cr2O3等。

金属陶瓷是一种由金属相或合金相与一种或几种陶瓷相所组成的复合材料,它既保持了陶瓷材料的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性,又具有金属的韧性和可塑性[4]。热喷涂常用的金属陶瓷粉末有WC系、Cr3C2系、TiC系等。其中WC涂层具有较好的韧性和较高的耐磨性,WC-Co系列材料是WC系中最成功的多相复合材料,具有优良的断裂韧性。WC-Co复合材料中WC熔融体和Co的接触角为0°,具有非常好的润湿性,因此在烧结过程中液态Co能够均匀、有效地包覆在WC粒子表面,降低WC粒子的团聚,减小WC-Co涂层的孔隙率[5.6]。其它金属材料如Ni、Fe、Cu与WC之间的接触角均大于Co与WC之间的接触角。由于在高温烧结过程中WC-Co能够形成WxCoyC(η-相)导致脱碳,从而降低WC-Co的力学性能,但WC-CoCr涂层的低温力学性能非常好,适用于抗磨损及冲蚀领域材料表面的防护。

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