汽轮机叶片钢超音速火焰喷涂层和等离子喷焊层性能研究

摘要

目的提高汽轮机叶片钢1Cr12Ni2W1Mo1V的抗微粒冲蚀性能和抗水蚀性能。方法利用超音速火焰喷涂技术和等离子喷焊技术在其表面分别制备了Cr3C2-NiCr75-25涂层、WC-10Co-4Cr涂层和Stellite 6合金喷焊层。借助扫描电镜(SEM)观察3种涂层水蚀凹坑的微观组织形貌,并对3种涂层的显微硬度、抗摩擦磨损性能、抗微粒冲蚀性能和抗水蚀性能进行分析。结果3种涂层的平均显微硬度较基体均有显著提升,其中WC-10Co-4Cr涂层的平均显微硬度最高,其值为1314.6HV4.9 N。以Stellite 6合金涂层为摩擦副,Cr3C2-NiCr75-25涂层的摩擦系数为0.5~0.7,失重0.0131 g,而WC-10Co-4Cr涂层的摩擦系数为0.5~0.6,失重0.0007 g,显然WC-10Co-4Cr涂层的抗摩擦性能更好。抗微粒冲蚀性能试验中,最大磨痕深度由深到浅依次为:基体材料(94.658μm)、Stellite 6合金层(85.932μm)、Cr3C2-NiCr75-25涂层(81.163μm)、WC-10Co-4Cr涂层(11.864μm)。其对应的磨损率也逐渐减小。表面水蚀沟槽最大深度依次为:基体材料(445μm)、Stellite 6合金层(70μm)、Cr3C2-NiCr75-25涂层(80μm)、WC-10Co-4Cr涂层(41μm)。其对应造成的质量损失由30 mg/cm^2逐渐变为3.3 mg/cm^2。结论3种涂层均具有一定的抗摩擦磨损性能、抗微粒冲蚀性能和抗水蚀性能,其中WC-10Co-4Cr涂层的各项性能均最佳,主要是该涂层中弥散分布了大量WC硬质相,使其显微硬度最高,加之其他相关性能共同作用的结果。