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生物质锅炉抗高温腐蚀涂层材料的研究

作　者: 刘永莉
导　师: 刘少光
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 生物质锅炉电弧喷涂防护涂层高温氧化高温腐蚀
分类号: TG174.442
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 108次
引　用: 2次
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内容摘要

生物质锅炉管道的高温腐蚀问题严重影响锅炉的安全运行和使用寿命,已造成巨大的经济损失,采用电弧喷涂在炉管表面形成防护涂层技术是最为有效的方法之一,研制具有优良耐高温腐蚀性能的电弧喷涂材料及涂层成为一个极具现实意义的课题。本文研制新型NiCrTi/304粉芯丝材,用超音速电弧喷涂技术在20钢表面制备四种NiCrTiFe涂层。对不同粉芯成分的四种NiCrTiFe涂层进行对比试验研究,应用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究超音速电弧喷涂NiCrTiFe涂层的显微组织、相结构、显微硬度、结合强度、内聚强度、热震性能、抗高温氧化性能和抗高温腐蚀性能。试验结果表明:采用超音速电弧喷涂制备的NC1、NC2、NC3、NC4四种涂层,其组织结构主要由白色固溶体相(Fe-Cr-Ni固溶体)、少量的灰色氧化物相(Fe-Cr氧化物、Fe2O3)和黑色的孔隙组成。NC系列涂层均呈层状组织结构,组织致密,没有明显的粗大孔隙和裂纹。NC系列涂层具有较高的硬度、结合强度、内聚强度和良好的热震性能,可以达到锅炉管道的实际使用要求。NC系列涂层在800℃的氧化动力学曲线呈抛物线规律,均表现出优良的抗高温氧化性能,100小时氧化试验证实,其抗高温氧化性能与锅炉管道用钢20钢相比高出12~16倍。NC系列涂层在800℃的腐蚀动力学曲线也呈抛物线规律,具有优良的抗高温腐蚀性能,90小时腐蚀试验证实,NC系列涂层的抗高温腐蚀性能比20G提高4.4~9.4倍。根据对四种喷涂材料及其涂层组织结构与性能的试验及分析,结果表明:相比于其它三种涂层,NC1涂层具有致密均匀的组织结构、较高的显微硬度、较好的结合强度、内聚强度和热震性能,最好的抗高温氧化和抗高温腐蚀性能,可以推荐作为生物质锅炉管道的防高温腐蚀涂层材料进行现场试用,取得试用结果后再进行推广应用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-25
  1.1 课题研究的背景  12-13
  1.2 高温腐蚀机理  13-17
    1.2.1 硫对锅炉管道的高温腐蚀  13-15
    1.2.2 氯对锅炉管道的高温腐蚀  15-17
  1.3 热喷涂防护涂层技术的研究现状  17-21
    1.3.1 热喷涂技术的研究现状  17-19
    1.3.2 热喷涂防高温腐蚀涂层的研究现状  19-21
  1.4 电弧喷涂材料的研究进展  21-23
    1.4.1 电弧喷涂粉芯丝材的发展概况  21
    1.4.2 电弧喷涂防腐蚀涂层的研究状况  21-23
  1.5 本文的研究目的及主要研究内容  23-25
第2章防腐粉芯丝材的研制及其涂层性能的试验方法  25-31
  2.1 粉芯丝材的成分设计与制造  25-26
    2.1.1 成分设计  25
    2.1.2 粉芯丝材的制造方法  25-26
  2.2 喷涂工艺参数  26-27
  2.3 试验方法  27-31
    2.3.1 结合强度和内聚强度  27-28
    2.3.2 涂层显微硬度  28
    2.3.3 显微组织和相结构分析  28
    2.3.4 抗热震性试验  28-29
    2.3.5 抗高温氧化试验  29
    2.3.6 抗高温腐蚀试验  29-31
第3章 NiCrTiFe 涂层组织与性能的研究  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 显微组织分析  31-33
  3.3 XRD 分析  33-35
  3.4 涂层的显微硬度  35
  3.5 结合强度和内聚强度  35-39
    3.5.1 涂层的结合强度  35-36
    3.5.2 涂层的内聚强度  36-39
  3.6 涂层的热震性  39-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章 NiCrTiFe 涂层抗高温氧化性能的研究  41-49
  4.1 引言  41
  4.2 实验结果与分析  41-48
    4.2.1 高温氧化动力学分析  41-43
    4.2.2 高温氧化对相结构及组织形貌的影响  43-48
  4.3 本章小结  48-49
第5章 NiCrTiFe 涂层抗高温腐蚀性能的研究  49-57
  5.1 引言  49-50
  5.2 实验结果与分析  50-56
    5.2.1 高温腐蚀动力学分析  50-51
    5.2.2 高温腐蚀对相结构及组织形貌的影响  51-56
  5.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-63
攻读硕士学位期间发表的学术论文  63-64
致谢  64-65
详细摘要  65-69

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