阐释水轮机00Cr13Ni4Mo不锈钢水轮机叶片激光表面改性

论文导读：
摘要：为了进一步提升00Cr13Ni4Mo不锈钢水轮机叶片的耐磨损和耐腐蚀性能，本论文利用激光表面改性技术，在水轮机叶片表面制备了Ni60添加氮化物（TiN、CrN）和碳化物（WC）涂层，探讨了涂层的物相、组织、显微硬度、耐磨性和耐蚀性，浅析了不同陶瓷相含量对激光表面改性涂层的组织和性能的影响。激光表面改性实验的最佳工艺参数：激光功率为2.5kW，扫描速度为5mm/s，光斑直径为4.5mm。Ni60添加TiN的激光合金化层有分层现象，表面为团聚TiN颗粒组织，硬度很高。与不锈钢基体相比，添加10%TiN合金化层的磨损失重以110mg降低到1.2mg，在3.5wt%NaCl溶液中的自腐蚀电流以480nA/cm~2降低到128nA/cm~2，自腐蚀电位以-468.1mV升高到-380.3mV。但是当TiN含量越高，颗粒团聚现象越严重，表面粗糙度增大导致点蚀作用加剧，耐蚀性反而降低。Ni60添加CrN合金化层组织致密，硬度较低，添加20%CrN合金化层的磨损失重为3.2mg，Ni基固溶体中由于Cr含量的增加，有效削弱了电偶腐蚀的作用，在3.5wt%NaCl溶液中的自腐蚀电流为51nA/cm~2，自腐蚀电位为-287.1mV，耐蚀性大幅提升。综合性能最优是Ni60+20%CrN激光合金化涂层。Ni60激光熔覆层的磨损失重为7.6mg，在3.5wt%NaCl溶液中的自腐蚀电流为387nA/cm~2，自腐蚀电位为-359.2mV。Ni60添加15%WC熔覆层的硬度大幅提升，磨损失重为2.5mg，但是耐蚀性大幅降低。在添加WC的基础上，再添加TiN增加了熔覆层中硬质陶瓷相的含量，两种陶瓷相的弥散分布进一步提升了熔覆层的硬度和耐磨性，当TiN添加量为30%时，磨损失重只有0.2mg。组织间的腐蚀作用有所削弱使耐蚀性有一定提升，但是电偶腐蚀作用严重，耐蚀性比纯Ni60熔覆层差。在添加WC的基础上，再添加CrN熔覆层的硬度比Ni60+15%WC熔覆层低，耐磨性也有所降低，但是当CrN的添加量达到30%时，熔覆层致密，磨损失重为2.8mg。Ni基固溶体中由于Cr含量的增加，有效削弱了电偶腐蚀作用，大幅提升了熔覆层的耐蚀性，在3.5wt%NaCl溶液中的自腐蚀电流为219nA/cm~2，自腐蚀电位为-440.5mV。综合性能最优是Ni60+15%WC+30%CrN激光熔覆层。关键词：激光材料加工论文00Cr13Ni4Mo水轮机叶片论文涂层论文耐磨性论文耐蚀性论文
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Abstract5-9
1 绪论9-20

1.1 水轮机叶片的破坏机制9-11

1.2 水轮机叶片的常用强化和修复策略及其优缺点11-12

1.3 激光表面处理技术在叶片基材表面的探讨近况12-16

1.4 合金粉末和陶瓷粉末的选择16-18

1.5 本论文的探讨内容、目的和作用18-20

2 实验材料和实验策略20-24

2.1 基体材料和粉末的预磨和预涂20-22

2.2 激光实验的工艺参数22

2.3 测试表征策略及相关设备22-24

3 Ni60 添加氮化物的激光合金化层的物相、组织和性能24-53

3.1 Ni60 添加 TiN 合金化层的物相、组织和性能24-37

3.2 Ni60 添加 CrN 合金化层的物相、组织和性能37-51

3.3 本章小结51-53

4 Ni60 添加氮化物和 WC 激光熔覆层的物相、组织和性能53-90

4.1 Ni60 熔覆层的物相和组织53-56

4.2 Ni60 添加 WC 熔覆层的物相和组织56-59

4.3 添加 TiN 对 Ni60+WC 熔覆层组织和性能的影响59-76

4.4 添加 CrN 对 Ni60+WC 熔覆层组织和性能的影响76-88

4.5 本章小结88-90

5 结论90-91
展望91-92
致谢92-93
参考文献93-97
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文97