冷焊技术在核泵材料表面强化及再制造中的应用

发布时间：2017-08-02 04:13

  本文关键词：冷焊技术在核泵材料表面强化及再制造中的应用

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【摘要】：核主泵是核电站的紧要部件，在安全高速运行的核电站中具有无法替代的作用，核泵工作环境恶劣，材料表面极易受到磨损、腐蚀作用而破坏，造成核泵的使用寿命大大降低，影响核电站整体的正常安全运行。类激光高能脉冲冷焊技术具有制备的合金化层结合强度高、热影响区小、基体材料变形量小和操作简单、灵活等特点，适用于焊后无变形和不易拆卸的设备零部件。 本实验采用类激光高能脉冲冷焊技术在核泵用奥氏体不锈钢表面制备Fe基及Ni基合金化层。采用光学金相显微镜（LOM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X-射线衍射仪（XRD）等对试样的微观组织形貌、成分、相结构进行分析，同时采用数显显微硬度计、摩擦磨损试验机、超声波空蚀仪及电化学测试系统对合金化层的力学性能、摩擦磨损性能、耐空蚀性能及耐腐蚀性能进行分析与测试。 实验结果表明：采用类激光高能脉冲冷焊制备的Fe基和Ni基系列合金化层均与304不锈钢基体呈良好的冶金结合，其中，Fe基合金化层的主要由α-Fe，Cr23C6、Cr7C3等相组成，其微观组织形貌主要呈定向树枝晶增长，达到合金化层表面呈不定向增长，3Cr13合金化层和4Cr13合金化层的平均显微硬度分别为510HV和600HV。Ni基合金化层的相组成为γ-Ni，FeNi3，NiMo，Ni3Mo，FeCrMo和CrB相，Ni基合金化层微观组织形貌从界面到表面呈平面晶-树枝晶的变化趋势，在合金化层表面处出现块状的富Mo相，Ni基合金化层的平均显微硬度为540HV。与304不锈钢基材相比，Fe基和Ni基合金化层的相对耐磨性均明显提高，4Cr13、3Cr13、Ni基合金化层的相对耐磨性依次为5.32、3.88、4.39。在3.5%NaCl溶液中的合金化层电化学腐蚀及空泡腐蚀性能测试结果表明，Ni基合金的耐蚀性最佳，空蚀5h后其失重量ΔG、线粗糙度Ra及面粗糙度Sa分别是304不锈钢基材的1/7、1/17、1/8。
【关键词】：类激光高能脉冲冷焊 Fe基合金化层 Ni基合金化层 磨损 空蚀
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4;TM623
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 不锈钢的定义与分类10
• 1.2 核泵10-12
• 1.2.1 核泵的概念11
• 1.2.2 核泵用奥氏体不锈钢11-12
• 1.3 表面强化技术介绍12-15
• 1.3.1 常见的表面强化技术12-14
• 1.3.2 冷焊技术的特点14-15
• 1.4 常用涂层材料15-16
• 1.4.1 铁基合金15
• 1.4.2 钴基合金15-16
• 1.4.3 镍基合金16
• 1.5 再制造的概念及意义16-18
• 1.5.1 再制造概念16-17
• 1.5.2 再制造的意义17-18
• 1.6 课题研究的目的及意义18
• 1.7 课题研究内容18-19
• 第2章 实验材料及方法19-26
• 2.1 实验材料19-20
• 2.1.1 基体材料19
• 2.1.2 合金化层的材料选择19-20
• 2.2 实验设备20
• 2.3 实验过程20-26
• 2.3.1 类激光高能脉冲冷焊试样的制备20-21
• 2.3.2 组织形貌观察及成分分析21
• 2.3.3 合金化层相结构分析21-22
• 2.3.4 合金化层硬度测试22
• 2.3.5 合金化层摩擦磨损性能检测22-23
• 2.3.6 空泡腐蚀性能分析23-24
• 2.3.7 电化学腐蚀性能分析24-26
• 第3章 实验结果与分析26-57
• 3.1 工艺参数对合金化层成形性的影响26-30
• 3.1.1 工艺参数对单道合金化层的宽度（Ｗ）影响26-28
• 3.1.2 工艺参数对单道合金化层的高度（H）及熔深（h）的影响28-29
• 3.1.3 工艺参数对单道合金化层的接触角θ的影响29-30
• 3.1.4 工艺参数对稀释率的影响30
• 3.2 Fe 基系列合金合金化层的显微组织形貌30-35
• 3.2.1 3Cr13 合金化层的显微组织形貌30-32
• 3.2.2 4Cr13 合金化层的显微组织形貌32-34
• 3.2.3 7Cr13 合金化层的显微组织形貌及分析34-35
• 3.3 Ni 基合金合金化层的微观组织及成分分析35-41
• 3.4 Fe 基和 Ni 基合金化层的相结构分析41-42
• 3.4.1 Fe 基合金化层的相结构分析41-42
• 3.4.2 Ni 基合金化层的相结构分析42
• 3.5 Fe 基和 Ni 基合金化层的硬度42-44
• 3.5.1 Fe 基系列合金化层显微硬度42-44
• 3.5.2 Ni 基合金化层显微硬度分析44
• 3.6 Fe 基和 Ni 基合金化层的摩擦磨损性能44-47
• 3.6.1 合金化层的摩擦系数44-46
• 3.6.2 合金化层的磨损性能46
• 3.6.3 合金化层的摩擦磨损形貌分析46-47
• 3.7 合金化层的抗空泡腐蚀性能47-54
• 3.7.1 合金化层的空泡腐蚀失重动力学曲线47-48
• 3.7.2 合金化层的空泡腐蚀失效机制48-52
• 3.7.3 合金化层的空蚀试样表面粗糙度分析52-54
• 3.8 合金化层的电化学腐蚀性能54-57
• 第4章 结论57-58
• 参考文献58-62
• 在学研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡仲翔,杨军伟,李强;微区脉冲点焊技术用于模具修复[J];中国表面工程;2002年01期

2 徐滨士,朱胜,马世宁,刘世参,梁秀兵;装备再制造工程学科的建设和发展[J];中国表面工程;2003年03期

3 徐滨士;;中国再制造工程及其进展[J];中国表面工程;2010年02期

4 张庆;孟令东;杨军伟;原津萍;;高能脉冲精密冷补技术用于修复零件表面局部缺损[J];中国表面工程;2011年01期

5 陈建敏;王凌倩;周健松;邓智昌;宝民;;激光熔覆Ni基涂层研究进展[J];中国表面工程;2011年02期

6 张松,张春华,文R怪，

本文编号：607570