水及联氨溶液中NC30Fe合金的微动磨损特性研究

摘要

核电蒸汽发生器传热管与支撑板之间的微动损伤，是蒸汽发生器传热管破损失效和能量损失的主要原因之一。研究蒸汽发生器传热管材NC30Fe合金在水和联氨溶液中的微动磨损特性及损伤机理，对于运用微动摩擦学理论，分析解决传热管微动损伤问题，提高核电装备安全保障水平具有实际意义。
　　 本文采用PLINT高温微动磨损试验机，在室温(20～25℃)、50℃和80℃，法向载荷Fn为20N、50N和100N，位移幅值D为100μm、150μm和200μm，频率f为2Hz，循环次数为20000次，研究干态、水及联氨溶液中NC30Fe与1Cr(l)3不锈钢的微动磨损特性及损伤机理;使用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDX)、X射线能谱仪(XPS)和NanoMap500DLS双模式轮廓仪等，对摩擦系数、磨痕截面、磨痕断面及磨屑等进行分析。获得以下主要研究结果:
　　 (1)NC30Fe合金在设定试验条件下，微动运行特性曲线(Ft-D)呈现平行四边形，微动均处于滑移区，微动磨损显著。
　　 (2)在水及联氨溶液中，随着温度升高，摩擦系数增大，磨损量增加，损伤加剧。
　　 (3)室温时，水及联氨溶液较干态明显降低了稳态摩擦系数，水中稳态摩擦系数较联氨溶液低;水及联氨溶液的润滑作用明显减轻了材料的摩擦与磨损，水的润滑及减磨作用优于联氨溶液。
　　 (4)干态时的磨损机制主要表现为摩擦氧化、磨粒磨损及剥层的共同作用;水及联氨溶液中的磨损机制主要表现为磨粒磨损和剥层的共同作用。
　　 (5)干态时磨屑中的氧化物主要有:Ni2O3、NiO、Cr2O3和Fe2O3;水中，室温时磨屑中的氧化物主要有:Cr2O3、Cr(OH)3和FeOOH，50℃时磨屑中的氧化物主要有:Ni(OH)2、Cr2O3、Cr(OH)3和FeOOH，80℃时磨屑中的氧化物主要有:Ni(OH)2、NiO、Cr2O3、Cr(OH)3和Fe2O3;联氨溶液中，室温时磨屑中的氧化物主要有:Cr2O3、Cr(OH)3和FeOOH，50℃时磨屑中的氧化物主要有:Ni(OH)2、NiO、Cr2O3、Cr(OH)3和FeOOH，80℃时磨屑中的氧化物主要有:Ni2O3、Cr2O3、Cr(OH)3、FeO和Fe2O3/Fe3O4。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 微动摩擦学概述

1．1．1 微动摩擦学基本概念

1．1．2 微动的分类

1．2 核电系统中常见的微动现象

1．3 微动摩擦学的发展历史及主要理论

1．3．1 微动摩擦学发展历史

1．3．2 微动摩擦学的主要理论

1．4 表面工程在微动摩擦学中的应用

1．5 核电蒸汽发生器传热管

1．5．1 核电蒸汽发生器传热管简介

1．5．2 蒸汽发生器传热管国内外研究历程

1．6 研究背景及主要研究内容

1．6．1 研究背景

1．6．2 主要研究内容

第二章 试验材料及方法

2．1 试验材料

2．1．1 试样材料

2．1．2 对磨副材料

2．1．3 联氨

2．1．4 氨水

2．2 试验装置及试验参数

2．2．1 试验装置简介

2．2．2 试验参数

2．3 试验分析方法

2．3．1 磨痕形貌分析

2．3．2 磨痕轮廓分析

2．3．3 磨痕表面分析

2．3．4 磨痕断面分析

第三章 水中NC30Fe合金的微动磨损特性

3．1 微动运行规律

3．2 摩擦系数分析

3．3 磨痕形貌分析

3．4 磨痕表面分析

3．5 磨痕断面分析

3．6 本章小结

第四章 联氨溶液中NC30Fe合金的微动磨损特性

4．1 微动运行规律

4．2 摩擦系数分析

4．3 磨痕形貌分析

4．4 磨痕表面分析

4．5 磨痕断面分析

4．6 本章小结

第五章 干态、水和联氨溶液中NC30Fe合金微动磨损特性对比分析

5．1 微动运行规律

5．2 摩擦系数分析

5．3 磨痕轮廓分析

5．4 磨痕表面分析

5．5 磨痕断面分析

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利