HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐蚀及耐磨性能研究

论文摘要

深海钻探设备的服役可靠性以及作业性能决定了其深海钻探能力。在实际工况下,深海钻探设备中钻杆等关键零部件容易受到多种因素的影响而发生失效。其中采用HVOF技术制备的WC-CoCr金属陶瓷涂层因其具有较高的硬度以及优异的耐磨耐蚀性能,可以有效的提升设备零部件的耐磨损以及耐冲蚀、空蚀性能,进而提高其服役寿命,保障使用安全。本文采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在35CrMo钢基体上制备了两种结构WC-10Co4Cr涂层（常规结构和双峰结构）,并对其进行一系列表征,探究常规和双峰两种结构涂层的冲蚀、空蚀以及摩擦性能。并探讨了两种涂层在不同参数下的失效机制进行以及耐蚀耐磨性能差异。（1）使用MLD-10型冲蚀试验机对超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备的常规和双峰结构涂层进行抗冲蚀性能研究。配置模拟海水（3.5 wt.%的NaCl溶液）作为冲蚀介质,探究了两种涂层在不同冲蚀浓度、冲蚀颗粒粒径以及pH参数下的抗冲蚀性能,并结合冲蚀区域的微观形貌对其失效机制进行探讨。（2）基于超声振动空蚀试验机进行加速实验,探究涂层在模拟海水中的抗空蚀性能。通过测量相同空蚀时间下的体积损失,对比分析了常规和双峰两种结构涂层的抗空蚀性能差异。并在考虑了模拟海水中腐蚀介质对涂层影响的情况下,探究了两种结构涂层的空蚀失效机制。（3）使用UMT-5型摩擦磨损试验机对常规和双峰结构涂层的磨损磨损性能进行实验研究,探讨了两种涂层在不同实验载荷下的干摩擦性能差异。结合不同参数下的摩擦系数、磨痕三维形貌以及磨痕微观形貌,探究了常规和双峰结构涂层干摩擦性能与载荷的关系,并对其失效机制进行了讨论。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 HVOF的原理及特点
•     1.2.1 HVOF的特点及制备涂层的机理
•     1.2.2 HVOF涂层的应用及优缺点
•   1.3 WC-CoCr涂层的冲蚀性能研究现状
•     1.3.1 外部因素对冲蚀性能的影响
•     1.3.2 内部因素对冲蚀性能的影响
•   1.4 WC-CoCr涂层的空蚀性能研究现状
•   1.5 WC-CoCr涂层的摩擦磨损性能研究现状
•   1.6 本文研究内容
• 第2章 涂层的制备与表征方法
•   2.1 引言
•   2.2 WC-CoCr涂层的制备
•   2.3 WC-CoCr粉末和涂层的表征
•     2.3.1 粉末和涂层的形貌和结构
•     2.3.2 涂层的性能表征
• 第3章 不同参数下涂层的耐冲蚀性能及失效机制分析
•   3.1 引言
•   3.2 粉末和涂层的表征
•     3.2.1 粉末和涂层的微观形貌
•     3.2.2 粉末和涂层的相结构
•     3.2.3 涂层的硬度、韧性和结合强度
•   3.3 WC-10Co4Cr涂层的冲蚀累计失重及损失率分析
•   3.4 不同参数下的冲蚀失效行为分析
•     3.4.1 冲蚀浓度对涂层冲蚀性能的影响及失效机制分析
•     3.4.2 冲蚀粒径对涂层冲蚀性能的影响及失效机制分析
•     3.4.3 pH值对涂层冲蚀性能的影响及失效机制分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 在模拟海水中涂层的抗空蚀性能及其失效机制分析
•   4.1 引言
•   4.2 涂层的空蚀性能以及失效机制分析
•     4.2.1 WC-10Co4Cr涂层的电化学性能
•     4.2.2 WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能
•     4.2.3 涂层的空蚀失效机制分析
•   4.3 本章小结
• 第5章 WC-10Co4Cr涂层的摩擦磨损性能及失效机制分析
•   5.1 引言
•   5.2 涂层的摩擦学行为以及磨损失效分析
•     5.2.1 两种涂层在不同载荷下的摩擦系数
•     5.2.2 两种涂层在不同载荷下的磨痕三维形貌
•     5.2.3 两种涂层在不同载荷下的磨损失效分析
•   5.3 本章小结
• 第6章 结论及展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士期间研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘晓斌

导师: 康嘉杰,田浩亮

关键词: 冲蚀,空蚀,磨损

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,金属学及金属工艺

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P755.3;TG174.4

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001191

总页数: 68

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