【摘 要】
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蒸汽安全阀在核电站的设计和运行过程中起着至关重要的作用,在其表面施加防护涂层是确保蒸汽安全阀长时稳定运行的关键。本文针对蒸汽安全阀等高温运动部件的服役工况,首先采用超音速空气火焰喷涂技术（HVAF）在Inconel 718合金表面制备了WC-12Co增强镍基涂层,并在不同温度下对制备态涂层进行热处理,随后详细研究了制备态涂层和在不同温度下热处理涂层的微观结构和机械性能,最后系统地研究了服役温度、摩
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蒸汽安全阀在核电站的设计和运行过程中起着至关重要的作用,在其表面施加防护涂层是确保蒸汽安全阀长时稳定运行的关键。本文针对蒸汽安全阀等高温运动部件的服役工况,首先采用超音速空气火焰喷涂技术（HVAF）在Inconel 718合金表面制备了WC-12Co增强镍基涂层,并在不同温度下对制备态涂层进行热处理,随后详细研究了制备态涂层和在不同温度下热处理涂层的微观结构和机械性能,最后系统地研究了服役温度、摩擦载荷和转速对Inconel 718合金,制备态涂层和热处理涂层摩擦学性能的影响。通过研究制备态的WC-12Co增强镍基涂层的微观结构、机械性能和在宽温域（25℃,180℃,380℃,580℃和780℃）范围内对Inconel 718合金摩擦学性能的提升作用可知,制备态涂层与Inconel 718基体之间以机械结合为主,涂层内部孔隙率约为1.30%,HVAF喷涂技术使Inconel 718基体的硬度从247.7 HV提高到410.7 HV,并使制备态涂层的硬度达到996.9 HV,制备态涂层在25～780℃温度范围内的摩擦学性能稳定且磨损率均明显低于Inconel 718合金在对应温度条件下的磨损率,这表明制备态的WC-12Co增强镍基涂层对Inconel 718合金具有良好的防护作用。通过研究在970℃、1000℃、1030℃和1070℃温度下热处理涂层的微观结构、机械性能及其在室温和580℃下的摩擦学性能可知,热处理有利于涂层和Inconel 718基体之间形成冶金结合,并降低涂层的孔隙率,在1000℃下热处理涂层的平均孔隙率最低为0.47%。经1000℃热处理的涂层在室温和580℃下均表现出最佳的综合机械性能,且在室温和580℃下均具有最低的磨损率,室温下为1.04×10-6mm~3N-1m-1,580℃下为3.87×10-5mm~3N-1m-1。通过研究制备态涂层和经1000℃热处理的涂层分别在不同载荷和转速下对Inconel 718合金的防护作用可知,与Inconel 718合金相比,制备态涂层在不同载荷下的平均摩擦系数变化不大且在相应载荷和转速下的磨损率均下降1个数量级,表明制备态涂层对Inconel 718合金起到了良好的保护作用。与制备态涂层相比,经1000℃热处理的涂层在相应载荷和转速下的平均摩擦系数均略有下降且其在高载荷和低转速下均表现出更好的承载能力。
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