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我国大部分河流含沙量大,水轮机过流部件受到严重的冲蚀磨损。为解决水轮机过流部件冲蚀磨损问题,采用NiTi涂层是可行的方案之一。本文模拟水轮机过流部件工作环境,以水轮机过流部件常用材料1Cr18Ni9Ti为对比,重点研究了经不同条件热处理的NiTi合金丝及NiTi合金堆焊涂层的冲蚀磨损性能。 采用自制的浆罐式砂水冲蚀磨损试验装置研究NiTi合金丝及其涂层的冲蚀磨损性能。研究发现,4种经不同条件热处理的NiTi合金与1Cr18Ni9Ti的冲蚀磨损量随着冲蚀时间、冲蚀速度、砂水比及砂粒度的增大而增大。热处理对NiTi合金的冲蚀磨损性能影响不大,4种NiTi合金的冲蚀磨损性能相近,相比较而言,500℃中温热处理试样表现出较好的冲蚀磨损性能,4种NiTi合金的冲蚀性能均明显优于1Cr18Ni9Ti的冲蚀性能。 采用MH-6型显微硬度计测量5种试样显微硬度,采用XL-30型扫描电子显微镜观察压痕形貌及冲蚀磨损后试样的表面形貌。NiTi合金压痕呈星形,1Cr18Ni9Ti不锈钢压痕呈方形,表明NiTi合金具有很好的弹性恢复能力。合金丝试样中部为变形磨损,侧面为微切削磨损,表现为典型的韧性材料冲蚀磨损特性。 采用自制的拉伸试验装置测量了4种NiTi合金丝及1Cr18Ni9Ti合金丝的力学性能随加载速度、阶梯加载及机械循环的变化情况。试验结果表明,NiTi-1的超弹性可达10%左右,NiTi-2、NiTi-3及NiTi-4具有很好的塑性变形能力,最大变形量可达60～80%。经机械循环后,NiTi-2、NiTi-3及NiTi-4的线性超弹性分别为4.5%、5.5%、3.5%。NiTi-3的冲蚀性能优于NiTi-1,可见,不仅是超弹态的NiTi合金具有机敏的摩擦学特性,热处理后处于超塑性状态的NiTi合金同样具有优良的冲蚀性能和机敏摩擦学特性。 超弹性、超塑性、马氏体变体的自适应性及择优取向、耐疲劳性及加工硬化性能在不同的条件及受力阶段,均对提高NiTi合金的冲蚀性能起很大作用。 NiTi合金堆焊涂层具有很好的冲蚀磨损性能,其冲蚀磨损量仅为1Cr18Ni9Ti涂层的1/3左右。