微纳米材料涂层对提高冶金风机耐磨损性能的研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liupu555
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冶金用除尘风机是钢铁生产中重要的辅助设备,由于磨损造成大量故障发生。本论文通过建立模型深入分析了易磨损部位和磨损机理,针对不同的易损部位,提出采用多种工艺结合的方法制备了不同的耐磨涂层等,并对涂层的显微结构和性能进行了系统研究。   根据气固两相流体理论,利用CFD软件FLUENT对叶轮内部气固两相流动场进行计算,并建模分析不同粒子的运动轨迹及其对风机叶片造成磨损。根据动力学原理分析风机磨损和振声之间的关系,表明提高风机转子主轴耐磨损性可有效减少风机振动故障的发生。   针对叶片根部制备了激光熔覆化学镀Ni包覆Al2O3纳米涂层,该涂层与基体间为冶金结合,无微裂纹产生。随着Al2O3含量的增加,涂层组织形态从等轴树枝晶(25%)转变为定向生长的柱状晶(75%)。在低冲蚀角时Al2O3含量高的涂层冲蚀耐磨性较好,反之在角冲蚀高时为低Al2O3含量的涂层。涂层冲蚀磨损表面凹坑细小,表面比较光滑,只有少量浅层细小晶粒拔出,主要表现为应力疲劳冲蚀断裂。   针对叶片制备了HVOF微纳米WC-12Co涂层。涂层中除了有粉体中的WC,还有W2C及少量η-Co6W6C出现,但Co消失。微纳米涂层与基体的结合面处组织结构紧密且平整,但纳米涂层更加致密和连续。纳米涂层的硬度和断裂韧性都比微米涂层高。在30°和90°冲蚀角度时,纳米WC-12Co都比微米结构WC-12Co的涂层耐冲蚀效果好。纳米涂层磨损机理为塑性变形,而微米涂层局部存在少量晶粒脱落。   针对转子主轴制备了等离子喷涂Cr3C2-NiCr/化学镀Ni包覆微米石墨或纳米h-BN自润滑复合涂层。加入Ni包覆石墨或者h-BN润滑剂后,Cr3C2-NiCr涂层的硬度和结合强度下降,摩擦系数和磨损率降低,随着润滑剂添加量增加磨损率减小。加入6wt%微米石墨(Ni)+4wt%纳米h-BN(Ni)复相润滑剂具有协同效应,效果优于单一润滑剂。摩擦磨损过程中石墨或者h-BN不断从Ni包颗粒中析出形成润滑膜,能对犁沟起到“填平”作用。但当载荷大于一定值,润滑膜磨损破坏甚至剥落,亚表层中被挤到表面的润滑剂难于对润滑膜进行修复,从而失去良好的润滑耐磨作用。   本论文在材料和工艺方面进行了有价值的尝试和探讨,在冶金用除尘风机上具有一定的理论和良好的应用前景。  
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