等离子熔敷耐磨自润滑复合材料涂层组织及性能研究

《等离子熔敷耐磨自润滑复合材料涂层组织及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、致谢本论文的工作是在我的导师刘元富副教授的悉心指导下完成的，刘元富副教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在两年的学习和工作生活中，给了我悉心的指导和严格的要求，使我不仅学到了宝贵的科学文化知识，更重要的是我懂得了从事科学研究的作风和由此而产生的兴趣。刘元富副教授刻苦勤劳的工作精神、严谨求实的治学态度、开阔敏锐的思维使我终生受益。刘元富副教授对我倾注了大量的心血和宝贵时间，使得论文工作得以顺利的完成。衷心感谢两年来刘元富副教授对我的关心和指导。特别感谢在与中央民族大学联合培养期间张谷令老师给我的巨大帮助。在实验室工作及撰写论文期间，张伟师弟、赵龙师弟、吕志勤师弟、杨

2、栋师弟对我论文中的实验工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。本论文的研究工作得到清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项目(SKLTKF09801)的资助，在此特别表示感谢。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。^摘要随着石油勘探开发行业中钻井技术的不断进步，深井、超深井、丛式井、大斜度井、水平井大量出现，由于施工周期长、井眼深、井身结构复杂的原因，钻杆与套管内壁之问产生剧烈摩擦，导致钻杆及套管早期报废。为避免钻杆接头和套管遭受剧烈磨损，现场普遍采用的措施是利用合适的表面工程技术(喷焊、堆焊等)在钻杆接头外表面制备条带状涂层，即耐磨带，使钻杆接头外

3、壁和套管壁或井壁隔离，依靠其良好的耐磨减摩性能对钻杆及套管同时起到保护作用。‘等离子熔敷先进复合材料涂层组织均匀细小，具有典型的快速凝固特征，涂层与基体之间可实现完全冶金结合。与激光及电子束技术相比较，等离子熔敷技术具有能量利用率高、生产效率高、使用成本低等特点，近年来得到了广泛关注。为了探索钻杆耐磨带制备新方法并开发具有良好减摩耐磨性能的先进复合材料涂层新体系，本文分别以Fe62．WC、Ni-Cr-Si、Fe．Cr-Si、Fe-Ti-Si．Cr、Ni—Cr-C和Ni．Ti．C合金粉末为原料，采用等离子熔敷技术，在37CrMnMo钢基材上分别制备出了WC／Y—Fe／(Fe，C07C3、

4、CraSih／-Ni、Cr3Si／v-Fe、Fe2TiSi／y—Fe／TisSi3、Cr7C3ht-Ni以及TiC／v．Ni等与基材形成良好冶金结合的系列复合材料涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等手段分析了涂层的显微组织，利用显微硬度计测试了涂层显微硬度分布，在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的摩擦磨损性能并分析了磨损机理。结果表明：we／Y．Fe／(Fe，c07C3涂层平均显微硬度为HV608，与37CrMnMo钢基材相比较，耐磨性提高了ll倍，摩擦系数降低到1／1．47：Cr3Si／y-Ni涂层平均显微硬度为HV500，与37CrMnMo钢基材相比较，耐磨性提高了13倍，摩

5、擦系数降低到1／2．17；Cr3Si／v—Fe涂层平均显微硬度为HV410，与37CrMnMo钢基材相比较，耐磨性提高了1l倍，摩擦系数降低到1／2．17；Fe2TiSiht．Fe／Ti5Si3涂层平均显微硬度为HVl219，与37CrMnMo钢基材相比较，耐磨性提高了30倍，摩擦系数降低到1／5．69；Cr7C3／Y-Ni涂层平均显微硬度为HV827，与37CrMnMo钢基材相比较，耐磨性提高了28倍，摩擦系数降低到1／2．76：TiC／),-Ni涂层平均显微硬度为HVl289，与37CrMnMo钢基材相比较，耐磨性提高了21倍，摩擦系数降低到1／3．64。综合分析认为，与本文所研究

6、的其它涂层相比，等离子熔敷Fe2TiSi／1,．Fe／Ti5Si3三元金属间化合物增强多相复合材料涂层具有最好的耐磨减摩效果及良好的经济适用性，有望被应用于钻杆接头耐磨减摩表面强化处理。关键词：等离子熔敷；复合材料涂层；显微组织；显微硬度，磨损AbstractWithoilexplorationanddevelopmentdrillingtechnologyindustryadvances，deepwells．ultradeepwells，clusterwells，highlyslopewellsandhorizontalwellshave锄erged．Therearedramatic

7、frictionsbetweendrillpipesandcasingswhichresultinearlyretirementsofthedrillpipesandcasings，becauseoflongconstructionperiod，welldepthandcomplexstructure．On-site，thecommonlymeasuresarethepreparationofbandedcoatingsontheoutersu