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微动磨损是存在于核电设备中不可避免的现象,核电工程中有相当一部分损伤与微动损伤有关,如蒸汽发生器管、锆4管件等部位发生的微动损伤。而核电设备处于一个特殊的高温环境中,对高温微动磨损研究的目的在于防止和减轻核电设备中的微动磨损,因此有重要的实际意义和巨大的经济效益。 本文利用高精度PLINT高温微动磨损试验机对TiAlZr钛合金及其爆炸喷涂WC-25Co涂层进行了高温微动磨损试验研究。结合光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)进行分析和磨损量测量及磨痕形貌观察。详细研究了位移幅值、法向载荷、温度等参数对微动磨损特性的影响;得到了TiAlZr钛合金及其爆炸喷涂WC-25Co涂层在不同温度的运行工况微动图;探讨了高温微动磨损机理。结论如下: 1.TiAlZr钛合金和爆炸喷涂WC-25Co涂层微动运行规律遵从微动图理论。TiAlZr钛合金微动区域由部分滑移区、混合区和滑移区组成;爆炸喷涂WC-25Co涂层微动区域由部分滑移区和滑移区组成,未出现混合区。 2.随着位移幅值的增大,磨损量增大;不同微动区域法向载荷对于微动磨损影响不同:在部分滑移区,磨损量随着法向载荷的增大而减小,在滑移区或者混合区,磨损量随着法向载荷的增大而增大。 3.温度对微动磨损有重要的影响,部分滑移区,温度对摩擦系数影响不大,滑移区,200℃时摩擦系数最高;TiAlZr钛合金抗微动磨损性能200℃时比25℃和400℃时差,而爆炸喷涂WC-25Co涂层抗微动磨损性能随着温度上升而增强。爆炸喷涂WC-25Co涂层提高了TiAIZr钛合金的抗微动磨损特性,改变了运行工况微动图,消除了混合区,大大降低了微动磨损量。 4.对于TiAIZr钛合金,微动处于部分滑移区时,磨损轻微:处于混合区时,室温和400℃时为粘着磨损与磨粒磨损并存,200℃时以粘着磨损为主;处于滑移区时,室温时以磨粒磨损和剥层机制为主,200℃时以氧化磨损为主,存在剥层和磨粒磨损,400℃时以剥层为主。对于爆炸喷涂WC-25Co涂层,微动处于部分滑移区时,磨损轻微;处于滑移区时,以层片状颗粒剥落为主,室温和200℃时存在磨粒磨损。