HVAF喷涂WC-12Co涂层的空蚀、磨损及磨蚀性能研究.pdf

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1、第31卷第3期水力发电学报Vo1．31No．32012年6月JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERINGJun．．2O12HVAF喷涂WC一12Co涂层的空蚀、磨损及磨蚀性能研究刘娟，余江成，潘罗平，陆力(中国水利水电科学研究院水力机电研究所，北京100038)摘要：采用两种生产工艺不同的WC一12Co粉末，通过活性燃烧高速燃气喷涂(AC—HVAF)技术制备了两种耐磨涂层，在旋转圆盘磨蚀试验台上对其在清水空蚀、浑水泥沙磨损和浑水空蚀三种工况条件下的磨损性能及机理进行了系统的试验研究。结果表明在三

2、种试验工况下，涂层的耐磨损性能要远远优于金属基体，空蚀和泥沙磨损之间存在相互强化的关系。对喷涂粉末、涂层的显微组织、涂层磨损形貌进行扫描电镜观察，研究表明喷涂粉末性能对涂层的结合强度、显微硬度、孔隙率及磨损性能有着重要的影响。关键词：高速燃气喷涂(HVAF)；空蚀；泥沙磨损；磨损机理中图分类号：TG174．44文献标识码：AStudyonperformancesofWC一12CoHVAFcoatingagainstcavitaion，silterosionandabrasionLIUJuan，YUJiangcheng

3、，PANLuoping，LULi(Dept．ofHydraulicMachinery，ChinaInstituteofWaterResourceandHydropowerResearch，Beng100038)Abstract：TwotypesofcoatingofWC·12Copowdersynthesizedbytwodifferentmethodsweresprayedontoaanti-abrasiondiskbyactivecombustion—highvelocityairfuel(AC—HVAF)．As

4、ystematicalexperimentofthediscrotatingonatestrigwasconductedtostudytheperformanceandmechanismofitsabrasioninthreedifferentconditionsofpurewatercavitation，silterosionandsandywatercavitaion．ThestudyrevealsthatinallthethreeconditionstheHVAFcoatingshavebetteranti—a

5、brasionperformancesthanthatofmetalmatrix．Byscanningelectronmicroscope(SEM)analysis，theeffectsofpowderpropertiesontheinterfacialbondingstrength，micro—hardnessandporosityratioofthecoatingsareexaminedindetails．Keywords：high—velocityairfuel(HVAF)；cavitation；siltero

6、sion；abrasionmechanism0前言近年来在美国等国家发展起来的高速燃氧／燃气(HVOF／HVAF)工艺是一种制备高质量涂层的新方法，通过利用高温高压的超音速火焰气流将喷涂粉末加温加压后高速喷向试件表面，而形成高质量的涂层，从而被广泛应用于钢铁、石油化工、煤炭、航天、汽车等领域，也是近年来水力机械过流部件表面防护领域广泛应用的一种新技术'。目前适应于这种喷涂工艺的涂层种类比较广泛，其中WC系列的金属陶瓷涂层更具有工程防护优势，如WC一12Co、WC。NiCr、WC—CoCr等，也有一些学者正在进行利用这

7、种工艺在试件表面喷涂纳米涂层的工程应用研究。碳化钨涂层的主要特点是干式抗磨，对于潮湿环境尤其是水下恶劣环境不能适应，其抗空蚀能力低，在水力机械防护中的应用受到一定的限制，因此研究其在清水空蚀、泥沙磨损和浑水磨蚀条件下抗磨损性能具有重要的工程应用价值。本文采用合成工艺不同的两种WC-12Co粉末制备了HVAF耐磨涂层，利用旋转圆盘试验装置研究其在上述三种水力机械常用工况条件小的磨损性能及规律，并对原始粉末特性对涂层性能的影响进行了收稿日期：2010-08—10资助课题：国家自然科学基金(50779079)通讯作者：刘娟

8、(1977一)，女，高级工程师第3期刘娟等：HVAF喷涂WC一12Co涂层的空蚀、磨损及磨蚀性能研究231详细的研究。1试验材料及方法1．1喷涂材料及涂层制备试验用的基体材料为OCrl3Ni5Mo不锈钢板，试件直径28mm，厚6mm。活性高速燃气喷涂(简称HVAF)材料共两种，一种为世泰科(H．C．Stack)公司生产的WC一12Co(以下简称