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循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高，能有效燃烧包括劣质煤和固体垃圾在内的许多低热值燃料、脱硫率高、碳化物排放量低、负荷调节比大等突出优点，被广泛应用于电力、石油、化工以及垃圾处理等领域。但是受其特殊的燃烧方式的影响，锅炉受热面管的高温磨损和腐蚀严重，由此引起的停炉维修给工业生产造成了较大的损失。针对这一现状，本课题详细研究了循环流化床锅炉的腐蚀与磨损机理，选用成本低、性能可靠、来源广泛的原材料，成功开发出以提高锅炉耐磨性为主的铁基Cr3C2粉芯丝材和以提高锅炉耐蚀性为主的FeCr复合粉芯丝材，探索了该类材料高速电弧喷涂工艺，并运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针、透射电子显微镜(TEM)等现代分析手段研究了涂层的微观组织、相结构，测试了涂层结合强度、硬度、热震性等力学性能，对所开发材料的喷涂工艺性及涂层的耐磨、耐蚀、导热等性能作了全面的分析和研究。 设计出铁基Cr3C2型复合粉芯丝材，采用高速电弧喷涂工艺成功制备出了组织致密、结合性能良好的涂层。涂层/基体结合强度平均35Mpa以上，表现出来了良好的喷涂工艺性。涂层中高熔点、低导电性Cr3C2相的含量增大，涂层结合强度呈规律性降低，表明陶瓷相对粉芯丝材的喷涂工艺性有重要的影响。由于在CrCB涂层中加入了少量稀土元素和铝粉，提高了熔化粒子的流动性并降低了表面张力，提高了粒子与基体及粒子间的相互浸润，有利于提高涂层的结合性能，该涂层的结合强度达到了41.6Mpa。在高温熔射及沉积过程中，涂层中形成了α-Fe（铁基固溶体）、(Fe，Cr)23C6、(Fe，Cr)7C3和少量Cr、Fe氧化物如FeCr2O4等相，在粉芯材料中加入一定比例的硼铁粉后，进一步形成了红硬性好的Fe2B、Fe3B等硼化物相。这些硬质陶瓷相均匀分布于铁基固溶体中，显著提高了涂层的高温耐磨抗冲蚀性能。在磨粒磨损条件下，陶瓷相含量增多，涂层平均硬度增大，耐磨性能更加优异。与锅炉用钢(20g)相比，CrCB涂层耐磨性能相当于20g的16倍左右，CrC4涂层相当于20g的10倍左右。在高温冲蚀磨损试验条件下，含(Fe，Cr)7C3、(Fe，Cr)23C6、Fe2B、Fe3B等硬质相的各铁基耐磨涂层在40度攻角下冲蚀磨损率最大，具有明显的塑性冲蚀特征。其中CrC3涂层陶瓷相含量适中，结合强度和抗热震性好，在650℃下表现出优异的抗高温冲蚀性能，是适用于循环流化床锅炉受热面管表面防护的理想涂层材料。 成功开发出以Fe、Cr为主要合金元素的耐磨蚀复合涂层材料，采用高速电弧喷涂技术制备涂层，生成了以α-Fe，FeCr，Cr2O3， FeO·Cr2O3为主的多相复合结构。特别是涂层中形成了大量FeCr合金相，高温下借助于Cr的优先氧化及Fe和Cr氧化物反应生成尖晶石结构的FeO·Cr2O3，大大提高了涂层的高温耐蚀性。在(Na2SO4+K2SO4)盐膜作用下，铬元素选择性氧化，生成连续致密的Cr2O3保护膜和FeO·Cr2O3尖晶石结构膜层，阻碍腐蚀介质向涂层内的进一步侵入，耐蚀性能显著优于商用Ni70Cr30涂层。 详细研究了工作温度、涂层孔隙率对涂层导热性的影响规律，所开发的两种类型涂层均具有良好的导热性，随着温度的升高，涂层导热性增加，特别是在850℃涂层导热性和20g相近。涂层的孔隙率对其导热性能具有重要的影响，两种涂层的热导率都随着孔隙率的增大而下降。在实际应用中优化喷涂工艺参数，降低涂层的孔隙率，这对于提高涂层的热导率，提高锅炉的传热效率，从而提高CFB锅炉的发电效率，降低能源的消耗，提高企业的经济效益，具有重要意义。