《Cr3C2-NiCr與Ni基複合塗層的製備、性能及空蝕機理》是依託河海大學，由李改葉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Cr3C2-NiCr與Ni基複合塗層的製備、性能及空蝕機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李改葉
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高壓泵為海水淡化的核心設備，高壓泵的空蝕破壞問題在業界受到相當高的關注。強韌性好的Ni基塗層是常用的抗空蝕塗層材料之一。但Ni基塗層內部硬質小顆粒相和金屬相之間的界面結合較弱，在空蝕過程中硬質顆粒極易脫落。本項目採用塗層複合技術，通過添加適量的Cr3C2-NiCr粉末，來改善Ni基塗層中的弱結合界面，從而提高塗層的抗空蝕性。 首先，採用正交最佳化法得到製備Cr3C2-NiCr與Ni基複合塗層的最佳工藝參數，通過改變原始配料比、粉料混合方式，來製備性能優良的複合塗層，並研究複合塗層的形成規律；採用磁致伸縮試驗，給出蝕去量與空蝕時間的變化關係，並對剝落掉下的粒子進行表征，比較空蝕前後組織、性能的變化，綜合評判複合塗層的抗空蝕性，探討空蝕機理，構建空蝕損傷模型；研究塗層結合界面處空蝕坑的萌生、長大的演變規律，揭示提高複合塗層抗空蝕性的內在機制，為獲取抗空蝕性能優良的複合塗層提供理論依據和實驗基礎。
結題摘要
本課題選用40%Cr3C2-NiCr/60%NiCrBSi（後稱N60）、85%Cr3C2-NiCr/15%NiCrBSi（後稱N15）兩種不同質量配比的碳化物增強的Ni基抗空蝕HVOF複合塗層，結合空蝕、腐蝕前後塗層的形貌及單因素影響結果，研究了在3.5wt.%NaCl溶液中的抗空蝕性能和空蝕機理。發表論文6篇，專利4個，培養研究生4名。 研究中，NiCrBSi（又稱Ni基塗層）和Cr3C2-NiCr塗層組織結構緻密，都含有晶相和非晶相，Ni基塗層彌散分布很多新生成的亞微米級的碳化物、硼化物硬質相小顆粒。在噴塗參數相同的情況下，Ni基塗層的沉積效率低，而Cr3C2-NiCr塗層的沉積效率高。當 15%NiCrBSi與85%Cr3C2-NiCr複合後，硬度達1249HV0.1，增加18%，噴塗粉體的沉積率、塗層的厚度和孔隙率都變化不大；空蝕過程中塗層在空蝕過程中粗糙度變化小，無明顯空蝕孔洞，抗空蝕性提高；當60%NiCrBSi與40%Cr3C2-NiCr複合後，噴塗粉體沉積率增加，噴塗參數相同的情況下，塗層厚度增加兩倍，硬度和孔隙率增加，空蝕後試樣的中心有明顯的空蝕坑，呈中間向四周擴散的常規模式，空蝕嚴重，顆粒偏析處空蝕更為嚴重。在3.5wt.%NaCl溶液中，塗層的空蝕始於塗層表面的孔隙、缺陷和微裂紋處，孔是空蝕的起源，硬質相的剝落留下的孔洞會成為空蝕破壞的新誘發點。塗層的孔隙率、相組成、硬質相顆粒尺寸、塗層的內聚強度以及塗層與基體結合處的缺陷都是影響塗層抗空蝕性能的重要因素。在電解質溶液中的空蝕破壞是由腐蝕和空蝕聯合造成的，其中空蝕占主導作用，腐蝕起促進作用。
