[發(fā)明專利]一種高溫沖蝕磨損測(cè)試裝置及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910077010.4
• 申請(qǐng)日: 2009-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101477011A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏琪;馮艷玲;班書(shū)英;李輝;李紅;李國(guó)棟;栗卓新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/56
• 分類號(hào): G01N3/56
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫沖蝕磨損測(cè)試裝置及方法，利用砂粒沖蝕和高溫氧化共同作用的原理來(lái)測(cè)量涂層耐高溫沖蝕磨損的性能，屬于材料磨損、腐蝕和防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

材料的磨蝕與防護(hù)始終是人們重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。在冶金、電力、礦山、建材和化工等工業(yè)領(lǐng)域，由于材料的磨損和腐蝕，特別是高溫沖蝕磨損每年都會(huì)造成巨額的浪費(fèi)和損失，甚至?xí)斐稍O(shè)備的毀壞和人員的傷亡。因此，提高材料的耐高溫沖蝕性能就成為人們極為關(guān)注和急需要解決的問(wèn)題。

提高材料耐高溫沖蝕磨損的方法很多，其中采用熱噴涂技術(shù)在零件或工件表面制備一層耐沖蝕的涂層是目前采用最多、最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法之一。熱噴涂涂層耐沖蝕性能的好與壞，直接影響到零件或工件的使用壽命。涂層耐沖蝕性能的提高和新型熱噴涂涂層的研發(fā)，都需要有更好的、更實(shí)用的測(cè)試手段和方法。

目前，國(guó)內(nèi)外見(jiàn)諸于報(bào)道的高溫沖蝕磨損方法雖有多種，但都有其局限性。對(duì)于熱噴涂涂層的高溫沖蝕性能的測(cè)試而言，目前應(yīng)用較多的是GW/CS-MS型高溫沖蝕試驗(yàn)方法。這種高溫沖蝕試驗(yàn)方法是用壓縮空氣將砂粒帶進(jìn)電阻爐中，利用砂粒對(duì)待測(cè)的試樣表面進(jìn)行沖擊，通過(guò)測(cè)量試件被沖蝕后的失重來(lái)評(píng)價(jià)涂層耐沖蝕性能的一種方法。但這種方法存在以下不足：1)砂粒的流量和流速的穩(wěn)定性難以精確控制；2)試驗(yàn)環(huán)境灰塵量大，對(duì)人體危害較大；3)采用電阻爐加熱，試樣溫度升高緩慢，試驗(yàn)周期長(zhǎng)；3)一次試驗(yàn)僅能測(cè)試一個(gè)試樣，試驗(yàn)效率較低。

因此，研究和開(kāi)發(fā)更適合熱噴涂涂層實(shí)際應(yīng)用工況的，且更準(zhǔn)確、更科學(xué)測(cè)量和評(píng)價(jià)涂層性能的新型高溫沖蝕磨損測(cè)試裝置和方法很必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決熱噴涂涂層(及其它材料)在高溫條件下耐沖蝕磨損性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)問(wèn)題，為測(cè)試和評(píng)價(jià)熱噴涂涂層的高溫耐沖蝕性能提供新型試驗(yàn)裝置和方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。本裝置包括沖蝕箱體、設(shè)置在沖蝕箱體上方的用于傳送砂粒的送砂器、以及設(shè)置在沖蝕箱體內(nèi)的漏斗、分砂盤(pán)、甩砂盤(pán)、電機(jī)、支架和用于對(duì)試樣進(jìn)行加熱的電極。其中：漏斗的上端穿過(guò)沖蝕箱體的箱體蓋與送砂器上的落砂槽位置對(duì)應(yīng)，下端對(duì)準(zhǔn)分砂盤(pán)。分砂盤(pán)和甩砂盤(pán)連為一體并通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)相連，電極通過(guò)底座與支架相連，支架的個(gè)數(shù)大于等于2，并沿沖蝕箱體的圓周方向均勻分布。

砂粒5采用高硬度、顆粒均勻、耐高溫的棕剛玉砂粒或碳化硅砂粒。

利用上述裝置進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法步驟如下：

1)在金屬基體的一個(gè)面上進(jìn)行噴涂，制備成覆有涂層的所要求的試樣；

2)測(cè)量試樣的質(zhì)量m₀并計(jì)算試樣未噴涂面的總表面積S₀；

3)首先將箱體蓋取下，把試樣安裝在電極上，安裝完畢再次檢查每個(gè)試樣均卡緊無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，然后將箱體蓋蓋好；

4)將送砂器平放在沖蝕箱體上方的箱體蓋上，并將落砂槽的端口對(duì)準(zhǔn)漏斗，再將一定量的砂粒倒入送砂器上方的儲(chǔ)砂器中，將送砂器的輸送砂粒量調(diào)至預(yù)設(shè)值；

5)將電極與加熱電源相連，開(kāi)啟加熱電源，將試樣加熱到預(yù)設(shè)的溫度；開(kāi)啟電機(jī)，并調(diào)其轉(zhuǎn)速至預(yù)設(shè)值，然后開(kāi)啟送砂器進(jìn)行沖蝕磨損，開(kāi)始計(jì)時(shí)；

6)當(dāng)?shù)竭_(dá)測(cè)試所設(shè)定的時(shí)間，先關(guān)閉送砂器停止送砂，再關(guān)閉加熱電源停止加熱，然后將電機(jī)的轉(zhuǎn)速慢慢降至最低，關(guān)閉電機(jī)電源；

7)待試樣冷卻后，將試樣取出，將其表面的雜質(zhì)清洗干凈并吹干后稱重，計(jì)算試樣沖蝕磨損后的質(zhì)量m₁；

8)選一與步驟1)中相同材料相同尺寸的金屬基體，測(cè)量其質(zhì)量M₀并計(jì)算其總表面積S，然后將其加熱至步驟5)中所預(yù)設(shè)的溫度進(jìn)行氧化，氧化至步驟7)中所設(shè)定的時(shí)間后，測(cè)定氧化后的質(zhì)量M₁；

測(cè)試結(jié)果的計(jì)算

9)測(cè)量試樣沖蝕磨損和氧化試驗(yàn)前后的質(zhì)量和表面積，計(jì)算涂層的質(zhì)量差，來(lái)評(píng)價(jià)涂層的耐高溫沖蝕磨損性能。計(jì)算公式如下：