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火电厂锅炉“四管”(水冷壁管、省煤器管、过热器管、再热器管)长期经受的高温磨损是导致锅炉管爆裂和泄漏的重要原因之一。锅炉管的爆裂和泄漏事故,不但对电厂的安全造成威胁,而且会增加电厂临时性检修和大修的工作量,带来巨大的经济损失。采用亚音速火焰喷涂技术,在锅炉“四管”上制备陶瓷涂层,能有效控制高温磨损,是解决锅炉管道高温磨损问题的一个经济、可行的途径。本文以电站锅炉管道的高温磨损行为为背景,选用适合高温磨损环境下的微米Al2O3材料,添加适量的纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体,采用正交试验设计方法对涂层中的纳米粉体含量进行优化设计,采用亚音速火焰喷涂技术在Q235钢基体上制备添加纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体的陶瓷涂层,采用扫描电镜、光学显微镜、X-射线衍射仪(XRD)分析观察涂层显微组织、分析涂层中的相组成;采用磨损试验机和拉伸试验机测试涂层的耐磨性和涂层与基体的结合强度,研究了纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体对涂层组织结构和性能的影响,以及在涂层中的作用机理。试验结果表明:适量纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体的加入,可以细化喷涂层的组织,改善喷涂层的组织分布,降低涂层的孔隙率,提高涂层的耐磨性和涂层与基体的结合强度。试验中得出的耐磨性能最高、涂层与基体的结合强度最佳的组合为A1B1C3D2,即4%纳米Al2O3+4%纳米TiO2+5%纳米CeO2+2%纳米Ni+54%微米Al2O3+13%微米TiO2+8%微米Cr3C2+8%微米Ni+2%微米Cr。试验总结出了纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体在亚音速火焰喷涂陶瓷涂层中的作用机制,为纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体在亚音速火焰喷涂陶瓷涂层中的应用提供了基础理论依据,也为纳米级尺寸的CeO2、Al2O3、TiO2粉体在热喷涂中的应用开辟了一个新的途径。