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高频感应熔覆耐磨耐蚀熔覆层的制备与组织性能研究

作　者: 钟娜
导　师: 王引真
学　校: 中国石油大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 保护剂 冷涂法 高频感应熔覆 稀土 Al 电化学腐蚀 冲蚀
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 100次
引　用: 2次
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内容摘要


为了解决采油作业中抽油杆接箍的腐蚀磨损问题,延长其使用寿命,提高材料表面硬度及耐磨耐蚀性,本文选择采用冷涂法感应熔覆的工艺予以解决。针对该工艺中存在的表面合金元素烧损、熔覆层容易流淌,表面成型较差的问题,需研制合适的自保护剂。根据自保护原理和B2O3-SiO2相图,以SiO2、Al2O3、TiO2、H2BO3硼铝硅酸盐为主要骨架,以Al粉,稀土氧化镧、CaF2为添加物,根据表面形貌筛选出以W（SiO2）/（W（H2BO3）+W（SiO2））≈90%,W（Al2O3）+W（SiO2）+W（TiO2）≥60%,5%Al粉为基础的自保护剂配方,在基础配方中再分别加入5%CaF2和6%La2O3时,其熔覆层成型性最优。对三种护剂作用下形成的Ni60熔覆层进行宏观形貌、显微组织、显微硬度、XRD、SEM分析、研究发现:以Al粉+稀土氧化物时为保护剂添加剂,不仅解决了一般感应熔覆熔覆层容易流淌,成型较差的问题,还可使熔覆层合金元素B、Ni的氧化烧损减少,并且使熔覆层组织致密,孔隙率小,综合性能最佳。在以最优保护剂保护下,以Ni60A粉末为基体,研究不同含量的Cr3C2-NiCr粉末对Ni基熔覆层组织性能的影响。通过对熔覆层的组织形貌、XRD、显微硬度、冲蚀性能、抗腐蚀性能研究发现:多次试验中熔覆层中都有冶金结合线存在,保证了较高的结合强度,熔覆层组织由粗大的树枝晶转变为细小的菊花状;加入NiCr-Cr3C2以后,熔覆层的相结构发生变化,在Ni基固溶体、Cr3C2、Cr7C3、CrB和Ni3B相的基础上增加了M23（C,B）6强化相;当Cr3C2-NiCr含量为35%时,熔覆层的表面成型性最好,微观组织最为均匀弥散,平均显微硬度值最高,耐冲蚀性能最好;而且还得出Cr3C2-NiCr的加入使熔覆层的腐蚀方式由全面腐蚀转变为局部点蚀,当Cr3C2-NiCr含量为45%时,点蚀作用明显。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题来源  10
  1.2 抽油杆接箍的磨蚀现状  10-12
  1.3 高频感应熔覆技术及其研究现状  12-17
    1.3.1 高频感应加热基本原理  12-13
    1.3.2 高频感应熔覆技术  13-15
    1.3.3 感应熔覆保护剂的选用  15-16
    1.3.4 感应熔覆材料、组织及性能研究  16-17
  1.4 研究内容和技术路线  17-19
    1.4.1 研究内容  17-18
    1.4.2 技术路线  18-19
第二章 熔覆层的制备及组织性能测试方法  19-25
  2.1 引言  19
  2.2 试验材料  19-20
  2.3 熔覆层的制备  20-21
    2.3.1 试样表面预处理  20
    2.3.2 制备熔覆层  20-21
  2.4 熔覆层组织及相成分分析  21-22
    2.4.1 熔覆层显微组织分析  21
    2.4.2 熔覆层宏观形貌分析  21-22
    2.4.3 熔覆层相成分分析  22
  2.5 熔覆层性能测试  22-25
    2.5.1 显微硬度  22
    2.5.2 熔覆层冲蚀磨损性能  22-23
    2.5.3 熔覆层腐蚀性能测试  23-25
第三章 感应熔覆保护剂组成设计  25-33
  3.1 自保护层设计  25-29
    3.1.1 保护剂设计依据  25
    3.1.2 自保护原理  25-26
    3.1.3 保护剂骨架的选择  26-27
    3.1.4 保护剂添加物的设计  27-28
    3.1.5 粘结剂的选择  28-29
  3.2 保护剂成分设计  29-31
  3.3 结论  31-33
第四章 保护剂成分对镍基熔覆层组织性能的影响  33-48
  4.1 保护剂对熔覆层的宏观形貌的影响  33-38
    4.1.1 宏观形貌分析  33-36
    4.1.2 机理分析  36-38
  4.2 保护剂对Ni60 熔覆层的组织、相结构的影响  38-44
    4.2.1 显微组织  38-40
    4.2.2 最优保护剂熔覆层相成分  40-44
  4.3 保护剂对Ni60 熔覆层性能的影响  44-46
    4.3.1 耐腐蚀性能  44-45
    4.3.2 显微硬度  45-46
  4.4 保护剂中稀土作用机理  46-47
  4.5 本章小结  47-48
第五章 Cr_3C_2-NiCr 含量对Ni60 熔覆层组织性能的影响  48-65
  5.1 熔覆材料成分  48
  5.2 Cr_3C_2-NiCr 含量对熔覆层组织和相成分的影响  48-52
    5.2.1 显微组织  48-51
    5.2.2 最优熔覆层组织的相成分  51-52
  5.3 NI 基Cr_3C_2-NiCr 熔覆层性能试验结果与分析  52-61
    5.3.1 熔覆层显微硬度  52-54
    5.3.2 熔覆层冲蚀性能  54-58
    5.3.3 熔覆层耐蚀性能  58-61
  5.4 保护剂对Ni+35% Cr_3C_2-NiCr 熔覆层组织与性能的影响  61-64
    5.4.1 组织分析  61-62
    5.4.2 显微硬度分析  62-63
    5.4.3 耐蚀性能分析  63-64
  5.5 本章小结  64-65
第六章 结论  65-66
参考文献  66-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属复层保护
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