镍基耐蚀合金激光熔覆层的高温腐蚀实验研究

摘要

生物质能源做为一种替代能源，被广泛应用于生物质发电，生物质中高比例的碱金属和氯化物在一定温度下会造成严重的高温氯盐腐蚀。常用的锅炉受热面金属材料已经无法胜任生物质锅炉内部环境，同时生物质锅炉中某些部位存在的高温冲蚀问题也是造成换热器材料失效的主要原因。为提高受热面的耐腐蚀性，采用哈氏C22合金粉制备换热面熔覆层，同时，考虑到换热面上质软的哈氏合金无法阻挡高温冲蚀的问题，在C22粉末基础上添加10％，20％Ni60，制作熔覆层用以增强材料耐磨性。本课题利用激光熔覆制作C22熔覆层，以及在C22中添加10％，20％Ni60的混合熔覆层，对三种材料进行硬度测试、磨损测试以及高温氯盐试验。
　　材料的耐磨性测试包括使用维氏硬度计以500g的载荷测量熔覆层的硬度，使用磨粒磨损试验机以240rad/min、周期为2000转进行磨损试验，共计进行5个周期。根据材料的硬度与磨损失重综合分析熔覆层之间的耐磨性关系，实验结果表明C22中添加Ni60后熔覆生成CrB2，Fe8B后有助于提高材料的耐磨性。
　　另外，以不同比例的NaCl、KCl配置腐蚀试剂，模拟林业、农业生物质的腐蚀环境，分别在550℃、600℃、650℃、700℃下进行高温腐蚀试验。试样在炉内初始腐蚀为12h，清理表面产物后接下来的腐蚀时间每次增加12h，共计进行8个周期，通过测量材料失重来衡量材料的耐腐蚀性。腐蚀产物相组成使用XRD进行分析，采用扫描电子显微镜并结合能量色散谱观察试样表面与断面并作元素分析。实验发现，随着Ni60含量的增加，Cr2O3逐渐消失，B的氧化物的出现，在高温下呈液态加速熔融盐的流动，两者的综合作用是导致添加Ni60后材料耐蚀性下降的主要原因。

目录

声明

摘要

1．1 应用背景

1．2 生物质能简述

1．2．1 生物质能的定义

1．2．2 生物质能的利用现状

1．3 生物质锅炉受热面磨损腐蚀问题简述

1．3．1 锅炉中存在的高温冲蚀问题

1．3．2 高温腐蚀机理综述

1．3．3 高温腐蚀预防措施

1．4 研究课题目的与意义

第2章 激光熔覆试样制备

2．1 激光熔覆简介

2．1．1 激光熔覆原理

2．1．2 激光熔覆设备

2．1．3 供料方式

2．2 熔覆材料

2．3 试样制备

第3章 材料的硬度与耐磨性研究

3．1 熔覆层的显微硬度

3．1．1 硬度计原理简介

3．1．2 显微硬度测量结果

3．2 熔覆层耐磨性能研究

3．2．1 磨粒磨损试验机原理

3．2．2 实验过程

3．2．3 实验结果与分析

3．3 本章小结

第4章 高温条件下碱金属氯盐的腐蚀试验

4．1 实验前处理

4．1．1 实验样品处理

4．1．2 腐蚀试剂

4．1．3 腐蚀程度测量方法

4．2 实验过程

4．3 实验结果

4．3．1 B1试样的腐蚀

4．3．2 B2试样的腐蚀

4．3．3 B3试样的腐蚀

4．4 腐蚀机理分析

4．4．1 低温下的腐蚀机理

4．4．2 高温下的腐蚀机理

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢