合金元素对NiCrB系涂层高温氧化和热腐蚀行为的影响研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhxxff2009
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垃圾焚烧发电(Waste-to-Energy,WTE)技术已成为近年来应对城市固体废弃物处理问题的主要发展趋势,然而,WTE焚烧炉内过热器等部件的高温氧化和热腐蚀问题一直是限制其可靠运行的重要因素。针对这一问题,本课题组前期自行设计并开发的NiCrB涂层,在热腐蚀实验中展示出了比较优良的耐热腐蚀性能。在此基础上本课题引入铝(Al),硅(Si)和钼(Mo)这些可以提高涂层耐热腐蚀性能的元素,设计并制备了相应的NiCrBSi,NiCrBAl和NiCrBMo粉芯丝材,并采用电弧喷涂工艺制备相应涂层。探究了添加元素对涂层微结构、显微硬度及相对耐磨性的影响规律,特别对比研究了其对涂层抗高温氧化与耐热腐蚀行为的影响规律,具体结论如下:  所制备的NiCrB系涂层均具有热喷涂涂层典型的层状结构特征,涂层内部无粗大孔隙和明显裂纹,与基材结合良好;平均孔隙率在电弧喷涂涂层中处于相对较低的水平;Si和Mo元素对涂层的显微硬度和相对耐磨性有较大的促进作用,然而Al元素的添加使得涂层硬度和耐磨损性能在NiCrB涂层基础上略有下降,但仍处在相对于对比试样稍高的水平。  将所制备的各组NiCrB系涂层分别进行了600℃和800℃下的高温氧化实验,各涂层均表现出优良的抗高温氧化性能,氧化动力学曲线均呈抛物线形。在600℃的氧化气氛中各涂层的氧化增长速率相近,氧化后的涂层表面物相无大差异;在800℃的氧化氛围下氧化的各涂层氧化增长速率之间差异明显,添加元素均使得新制NiCrB系涂层的抗高温氧化增重速率比原NiCrB涂层有大幅降低,表现出比对比试样更优异的抗高温氧化性能,说明添加元素对涂层的抗高温氧化性能起到了促进作用。同时,添加元素参与涂层表面物相的生成,并且生成相应的氧化物,使涂层表面相构成发生较大的改变。  将所制备的涂层在以Na2SO4+10wt.%NaCl为介质分别进行了600℃和800℃下的热腐蚀实验。同样地,在600℃的环境下各涂层的腐蚀动力学曲线均呈抛物线形,热腐蚀速率及表面物相成分总体无大差异;在800℃的环境下添加元素更多地参与热腐蚀反应,形成各自的氧化物,使涂层物相成分发生变化。NiCrBAl涂层的氧化动力学曲线依然呈抛物线型,且热腐蚀速率与NiCrTi涂层的热腐蚀速率相近,表现出较好的耐热腐蚀性能;而分别添加Si和Mo元素的NiCrB系涂层热腐蚀动力学曲线持续增长,两种元素的引入对涂层的耐热腐蚀性能造成了不利影响。
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