第十四届全国表面工程大会

6 / 2022-05-25 18:29:45

水轮机叶片表面激光熔覆原位生成(Cr,W,Fe)C/Fe-Ni复合涂层的研究

复合材料；激光熔覆；显微组织；磨损；水轮机叶片

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针对水轮机叶片耐磨损性差的问题，以Ni粉、Cr粉、W粉、Fe粉和石墨粉为原料，在水轮机叶片材料0Cr13Ni6Mo表面进行了激光熔覆原位生成(Cr,W,Fe)C/Fe-Ni复合涂层的实验，分析了不同粉末质量配比、不同工艺参数下熔覆层的组织演变规律，测试了熔覆层横截面的显微维氏硬度分布。研究表明：通过原位反应，可获得由Cr₃C₂、WC、Fe₃C和Fe-Ni固溶体组成的金属基多元碳化物增强复合涂层；碳化物的含量随W含量的增加而增加；在较低的扫描速度下，熔覆层的组织致密，没有裂纹、气孔等缺陷。熔覆层中的WC呈块状，Cr₃C₂呈块状、片状、板条状、十字花状等。随着W含量的不同，Fe₃C呈现块状、蜂巢状、层片状等多种形貌；在较高的扫描速度下，碳化物的尺寸较小，但熔覆层容易产生微裂纹。熔覆层中的WC、Cr₃C₂等一次碳化物呈现片状、板条状，Fe₃C等二次碳化物呈现鱼骨状；当熔覆粉末中W的质量百分含量分别是5%、10%、15%时，熔覆层平均硬度分别为834 HV0.3、921 HV_0.3、1079 HV_0.3。相对于0Cr13Ni6Mo基体的平均硬度263 HV_0.3，熔覆层平均硬度显著提高，将大大提高水轮机叶片的耐磨性和使用寿命。