阀门材料表面多种工艺改性层制备的试验研究_齐麟.pdf

I 摘摘 要要 阀门是装备制造业的重要组成部分之一，也是流体输送系统中主要的控制部件。阀门质量的好坏、性能的优劣直接影响到各个使用部门的安全生产、经济效益和长远发展。为了适应当今工业飞速发展的客观要求，课题利用不同工艺方法在传统的阀门材料表面进行改性使其达到阀门的使用要求和工作标准，以便生产过程能够顺利运行，从而确保企业的持久稳定发展。因此，本试验采用 M2 和 Ni 基两个系列合金粉末利用多种工艺方法分别在316不锈钢和Monel 400合金表面制备了不同成分的改性层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X 射线衍射仪、显微硬度计、销-盘磨损试验机等仪器设备分析了改性层的微观组织形貌、结构、成分、显微硬度及摩擦磨损等性能。通过组织观察和性能测试发现，采用激光熔覆工艺制备的改性层其组织细小致密且硬度远大于通过等离子堆焊制备的改性层。在 316 不锈钢上激光熔覆 M2 系列合金时，激光改性层主要由-Fe、Fe6W6C、Fe3C、Cr7C3和 Fe2MoC 等相组成，并随着涂层中添加的 Y2O3、WC 和 C 粉其硬度和耐磨性显著提高，最佳涂层耐磨性能相比于316 不锈钢提高了近 12 倍。在激光辐照工艺参数为 P=2.5kW，D=4mm，V=6mm/s时，WC 颗粒溶解程度适中，改性层整体质量最好。在 Monel 400 合金表面激光熔覆Ni 基合金粉末时，研究发现首先采用微弧火花沉积工艺在蒙乃尔合金表面制备一合金过渡层，然后再在其上进行激光熔覆处理可获得无裂纹、无气孔、涂层质量好、结合强度高的改性层。激光改性层主要由-Ni、CrB、Ni3B、Ni3Fe、Cr7C3以及 Cr23C6等相组成，并随着添加的 Y2O3和 WC 其硬度和耐磨性显著提高，最佳涂层耐磨性能相比于 Monel 合金提高了近 24 倍。在激光参数为 P=4kW，D=110mm，V=6mm/s时，WC 颗粒溶解程度适中，改性层整体质量最好。关键词：阀门材料，激光熔覆，等离子堆焊，微弧火花沉积，摩擦磨损性能关键词：阀门材料，激光熔覆，等离子堆焊，微弧火花沉积，摩擦磨损性能 II Study of Modified Layer by Different Processes on Valve Materials Abstract A valve is one of the important parts in the equipment and manufacturing,it is also principal controlled components in the fluid transportation system.Superior or inferior quality and performance of valves have a substantive effect on safety in production and economic benefits for enterprises in the long run.In order to adapt to objective requirements with the rapid development of modern industry,it can improve the performance to conform the use demand and work standards by different processes on the traditional valve materials so that production can be run smoothly and enterprises can develop stably.Consequently,different components modified layer were fabricated used M2 and Ni-based series alloy by different processes on 316 stainless steel and Monel 400 alloy respectively.The microstructure,chemical composition,microhardness,wear-resisting property of the coatings have been investigated by using scanning electron microscope,energy spectrometer,X-ray diffraction,microhardness tester and pin-on-disk wear tester.The testing r