压气机常用马氏体不锈钢冲蚀及盐雾—冲蚀性能研究

论文摘要

马氏体不锈钢具有高强度和良好的耐蚀性,是船用压气机涡轮叶片的常用材料,但由于载荷条件和服役环境的影响,压气机叶片的冲蚀磨损和腐蚀-冲蚀磨损现象十分突出。随着舰船动力不断向大功率、高效率方向发展,研究马氏体不锈钢的抗冲蚀性能及其冲蚀机理,对提高压气机叶片的性能、使用寿命和可靠性,具有重要的工程意义。本文以1Cr11Ni2W2MoV、1Cr12Ni2WMoVNb和1Cr17Ni2压气机常用马氏体不锈钢为研究对象,采用增压气流固体颗粒冲蚀试验装置,对三种材料进行不同冲蚀角度的冲蚀实验及盐雾+冲蚀循环试验,分别讨论了在冲蚀角为30°和90°时,不同冲砂量对冲蚀速率的影响及盐雾腐蚀对冲蚀速率的影响。根据冲蚀砂量—冲蚀速率图,比较三种材料的耐冲蚀及耐盐雾+冲蚀性能。借助SEM、EDS和XRD,探讨材料的冲蚀机理,分析冲蚀产物。结果表明,在单一冲蚀试验中,三种材料在30°角冲蚀时,冲砂量较小的初始阶段,抗冲蚀性能取决于硬度,之后随冲砂量的增加取决于硬质颗粒相,其冲蚀机理为小角度犁削。在90°冲蚀时,抗冲蚀性能主要取决于裂纹形成。在盐雾+冲蚀循环试验中,三种材料在30°角和90°角冲蚀时,抗冲蚀性能取决于材料的耐腐蚀性,主要与材料的Cr、Nb含量有关。盐雾+冲蚀的冲蚀机理,仍为小角度犁削。三种材料抗冲蚀以及抗盐雾+冲蚀的能力为1Cr17Ni2> 1Cr12Ni2WMoVNb>1Cr11Ni2W2MoV。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 马氏体不锈钢
• 1.2.1 马氏体不锈钢性能及应用
• 1.2.2 合金元素对马氏体不锈钢性能的影响
• 1.3 冲蚀磨损理论的研究概况及影响因素
• 1.3.1 冲蚀磨损理论的研究概况
• 1.3.2 冲蚀磨损的影响因素
• 1.4 腐蚀与冲蚀磨损的交互作用
• 1.4.1 冲蚀加速腐蚀
• 1.4.2 腐蚀加速冲蚀
• 1.5 本论文研究的内容
• 第2章 试样制备及检测
• 2.1 材料的选择及试样制备
• 2.1.1 材料选择与热处理
• 2.1.2 试样制备
• 2.2 三种材料的金相组织
• 2.2.1 马氏体不锈钢的金相组织
• 2.2.3 铁素体相对量的测定
• 2.3 三种材料的晶粒度及硬度测定
• 2.3.1 晶粒度测定
• 2.3.2 洛氏硬度测定
• 2.4 本章小结
• 第3章 材料的冲蚀试验方法及性能评价
• 3.1 冲蚀试验设备
• 3.2 试验条件及方法
• 3.2.1 试验条件
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 冲蚀测量与评价方法
• 3.3.1 失重法
• 3.3.2 扫描电镜分析
• 3.3.3 XRD、能谱分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 冲蚀磨损性能研究
• 4.1 不同冲蚀角度下材料的冲蚀磨损性能
• 4.1.1 冲蚀磨损试验条件
• 4.1.2 冲蚀磨损试验结果
• 4.1.3 冲蚀磨损试验结果分析
• 4.1.4 三种材料在30°冲角的耐冲蚀性能分析
• 4.1.5 三种材料在90°冲角的耐冲蚀性能分析
• 4.2 不同冲蚀角度下材料的冲蚀磨损机理及产物分析
• 4.2.1 三种材料在30°与90°冲角的冲蚀机理分析
• 4.2.2 三种材料在30°和90°角冲蚀后的表面成分分析
• 4.2.3 三种材料在30°和90°角冲蚀后的表面物相分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 盐雾+冲蚀磨损性能研究
• 5.1 盐雾试样制备及处理
• 5.1.1 试样制备
• 5.1.2 试样前处理
• 5.2 盐雾腐蚀试验方法
• 5.2.1 腐蚀试验条件
• 5.2.2 盐雾+冲蚀试样数量及在盐雾箱中的位置
• 5.2.3 盐雾+冲蚀试验周期
• 5.3 冲蚀试验方法
• 5.4 不同角度下盐雾+冲蚀循环试验材料的性能
• 5.4.1 30°与90°下盐雾+冲蚀循环试验结果
• 5.4.2 盐雾+冲蚀的冲蚀磨损试验结果分析
• 5.5 不同冲蚀角度下材料的盐雾+冲蚀机理及相分析
• 5.5.1 30°与90°角的盐雾+冲蚀机理
• 5.5.2 盐雾+30°和90°冲蚀后材料表面成分分析
• 5.5.3 盐雾+30°和90°冲蚀后材料表面物相分析
• 5.6 三种材料冲蚀及盐雾+冲蚀性能分析
• 5.6.1 三种材料30°角的冲蚀和盐雾+冲蚀性能分析
• 5.6.2 三种材料冲蚀和盐雾+冲蚀在90°冲蚀性能分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢