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超音速火焰喷涂HastelloyC-276合金涂层的显微结构

来源:雷火电竞app官网  作者:雷火竞技  2022-08-20 06:35:56

   详细介绍

  原标题:超音速火焰喷涂HastelloyC-276合金涂层的显微结构与功能

  哈氏合金(HASTELLOYalloys)由美国汉斯世界公司研制开发的,是世界公认的顶级抗腐蚀合金,其广泛使用于需求稳定性、安全性及减少保护成本的各种设备的关键性部件中,如金属酸洗设备、烟气脱硫净气器及核燃料再处理、垃圾燃烧等设备。其中HastelloyC-276具有高强度、高硬度、杰出延展特性的镍2铬2钼固溶体合金,又因为铬、钼、钨或铌的含量较高,以及合金化程度较高,因而具有很强的耐点蚀性能及点蚀临界温度高级特性,适合在氧化性与还原性之间波动的混合溶液环境中使用,特别适用于混入了Fe3+及Cu2+等强氧化性离子的盐酸、硫酸溶液的环境中。但是,HastelloyC-276块材较贵,加工难度较大,因而限制了其使用。

  热喷涂技能是将涂层资料送入热源中熔化,并使用高速气流将其喷射到基体资料外表而构成覆盖层的一种工艺,其中超音速火焰喷涂工艺制备的涂层与基体结合强度高、涂层致密、涂层的剩余应力小及孔隙率小于1%,而且可喷涂厚涂层,近年来已广泛地应用于资料外表防护与强化等领域中。本文选用超音速火焰喷涂工艺快速制备HastelloyC-276涂层,且对涂层的显微结构及性能进行了研讨。

  以316L作为基体,其尺度为100mm×60mm×3mm。先将基体超声除油,然后用25号刚玉砂于0。4MPa压力下进行喷砂处理,获得粗糙度Ra为3~5μm的粗化外表,以备喷涂。

  喷涂所用的粉末为日本Fujimi公司出产的HastelloyC-276粉末,采用真空雾化工艺制备所得,呈球状,粒径为20~53μm,其化学成分列于表1,图1为该粉末的显微形貌。用德国GTV公司出产的氧气助燃超音速火焰喷涂(HVOF)设备,在316L基体上制备HastelloyC-276涂层,涂层厚度为500~600μm,喷涂工艺的参数列于表2。

  选用线切割法将所制备的涂层试样加工成所需求的尺寸,以进行涂层功用检测.用JL2SM5910型带能谱仪扫描电镜,对涂层的显微结构进行分析;用LeiCaDMIMR金相显微镜及自带的图画分析体系,丈量涂层的孔隙率;用D/Max2RC型X射线衍射仪对粉末及涂层的相组成进行剖析;用VDMH25型显微硬度计测验涂层的显微硬度,其中载荷为2194N,加载停留时间为15s;用日本产Suga仪测验涂层的耐磨性,其间涂层试样的对磨件为100号SiC砂纸,载荷为294N,每组测验共反复磨400个来回。

  图2为超音速火焰喷涂HastelloyC-276合金涂层纵、横剖面形貌.从图2(a)可见,涂层为层状结构且较为致密,经金相图像分析仪测定涂层的孔隙率约为0.8%.从图2(b)可见:涂层中有明显的未熔颗粒(图中箭头所示),这是因为所喷涂粉末粒径较大,焰流温度及粉末的动能缺乏以使大粒径的C-276粉末充沛熔融,但未熔粉末与四周涂层结合较好,没有明显地影响涂层的致密度;涂层层间发现有明显的氧化带,氧化带产生的首要原因是熔融的C-276粉末颗粒活动性及潮湿性较差,在喷涂过程中与空气产生化学反应,反应所生成的表面氧化物(首要成分为Cr2O3)以及微小气泡随熔融粉末活动,在凝固时铺展而成。尽管氧化带可进步涂层的抗氧化功能,但是同时也降低了涂层内粒子之间的结合强度。

  图3为HastelloyC-276合金涂层与基体的剖面描摹。从图3可见,涂层与基体有着良好的结合,表明涂层的结合强度较高

  图4为HastelloyC-276合金粉末涂层的X射线可见,所制备的HastelloyC-276合金涂层及粉末均为面心立方的γ相Ni2Cr2Co2Mo合金.这表明,超音速火焰温度没有明显地改动粉末的相组成.由于单相面心立方晶格结构的镍基合金具有很好的抗腐蚀性能,其中固溶的Cr,W及Mo等元素能增加原子间结合力产生的点阵畸变,降低堆垛层错能,使再结晶温度提高,因而高温时也能保持杰出的热稳定性。

  涂层的硬度是表征涂层耐磨性的目标之一.经显微硬度计的测试,C-276合金涂层的均匀显微硬度为630Hv,而316L基体的硬度为250Hv.由此可知,涂层的硬度明显比基体高.将C-276涂层试样和316L基体试样在日制Suga砂纸冲突磨损实验机上测验,经过三组测验,每组试样分别被砂纸打磨400次、

  800次及1200次,图5为C-276合金涂层和3l6L基体的磨损结果.从图5可见,随着磨损次数的添加,涂层磨损量根本安稳,由于涂层未经过处理,强度不高.因而,可以为未经处理后的C-276涂层的耐磨性比316L基体差些。

  可采用超音速火焰喷涂工艺快速制备HastelloyC-276合金涂层,所制备的涂层十分细密,并与基体结合牢固,涂层层间存在氧化带;C-276合金粉末经喷涂后没有发生显着的相变,粉末与涂层均以γ相Ni2Cr2Co2Mo合金为主晶相;所制备涂层的显微硬度比316L基体高,未经处理后的C-276涂层的耐磨性比316L基体差些。返回搜狐,查看更多