论文部分内容阅读
汽轮机末级长叶片材料2Cr12MoV不锈钢在长期服役过程中,水蚀问题非常严重,而且受激振力的作用易发生疲劳断裂,目前通常采用钎焊司太立合金片的方法来提高其耐水蚀性能,然而钎焊合金片与基材结合不牢且大面积钎焊造成的焊接变形比较大,因此本文采用激光熔覆的方法在2Cr12MoV表面上制备Stellite 6耐水蚀涂层。利用半导体激光器,结合同轴送粉系统,在工艺参数:激光功率为2800 W,扫描速度为8 mm/s,送粉速率为13.56 g/min,尾吹气流量为15 L/min,保护气流量为5 L/min可以获得成形良好、无缺陷、稀释率低且与基材2Cr12MoV呈冶金结合的Stellite 6合金涂层。重点研究了在此工艺参数下不同扫描路径对多层多道涂层的组织和硬度的影响。研究结果表明,单向扫描路径下的多层多道涂层组织呈现明显的外延生长,层与层之间的搭接区由于回火的作用导致硬度值有明显的下降,而交叉扫描路径下的组织外延生长得到了一定程度的抑制,而且每一层的硬度分布相对于单向扫描路径也更加的均匀。基材2Cr12MoV表面激光熔覆Stellite 6合金涂层后,其耐磨性能提高了约3倍,耐水蚀性能也得到了明显的提高。而且其疲劳极限为380 MPa,仍接近于纯基材的疲劳极限400 MPa,在经过550℃×6 h去应力退火之后,熔覆试样的疲劳性能有一定程度的提高,甚至优于纯基材的疲劳性能。分析其疲劳断口发现,基材2Cr12MoV的疲劳源一般位于试样的表面,在疲劳裂纹扩展阶段的前期可以看到呈放射状的二次疲劳台阶,后期可以看到典型的疲劳特征二次裂纹和轮胎花样,瞬断区为较深的韧窝;而熔覆试样的疲劳源一般位于基材侧的棱角处,然后呈扇形由基材向熔覆层一侧扩展,最后发生瞬断,其中在基材一侧的瞬断区为韧窝断裂,但韧窝相对于纯基材瞬断区的韧窝变浅,而在熔覆层一侧则为准解理断裂和沿树枝晶断裂的混合断裂模式。对比研究了不同扫描路径对激光熔覆成型Stellite 6合金涂层的拉伸性能和疲劳裂纹扩展速率的影响。研究结果表明,单向扫描路径下沿纵向即平行于扫描方向的试样力学性能优于沿横向即垂直于扫描方向截取的试样,而采用交叉扫描路径熔覆获得的试样其力学性能位于上述二者之间。扫描路径对疲劳裂纹扩展速率的影响也有类似的规律,沿横向疲劳裂纹扩展速率最快,沿纵向疲劳裂纹扩展速率最慢,交叉扫描路径下的疲劳裂纹扩展速率位于二者之间。