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高炉煤气余压回收透平装置(TRT)的透平叶片是转子系统的主要零件,在服役过程中,受到高炉煤气的冲刷腐蚀以及炉尘对叶片表面的磨损等综合作用,使得叶片在较短时间内失效。利用激光熔覆技术对TRT叶片进行表面改性以适应工况环境的使用需求,不仅可为提高TRT叶片的耐腐蚀性、抗磨损性奠定理论基础,而且对于提高叶片的使用寿命具有一定的现实意义。本文以TRT叶片材料2Cr13钢为基体,在宽光束模式下,采用单道-多层叠加的激光熔覆方法,在其表面分别制备出FeCoCrNiAlMox(x=0、0.25、0.5、0.75、1,摩尔比)和Inconel 625+xWC(x=10%、15%、20%,质量分数)两组涂层。利用OM、SEM、EDS、XRD、EPMA、显微硬度计和电化学工作站等设备测试分析熔覆层的显微组织、物相组成、截面合金元素分布、显微硬度以及在0.5 mol/L HCl溶液中的电化学性能,并研究了不同Mo添加量和WC添加量对两种涂层组织和性能的影响。研究结果表明:在合适的工艺参数条件下,利用激光熔覆技术制备的两组涂层质量良好,没有出现裂纹、孔洞、氧化物夹杂等明显缺陷。涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层组织致密,具有典型的激光快速凝固组织特征,而且没有出现层与层之间的搭接界面。对于FeCoCrNiAlMox合金涂层,由于基体的稀释作用,各个涂层的实际成分不同程度地偏离了设计成分。不同涂层的主要组成相均为体心立方固溶体(BCC),随着Mo含量的变化,涂层的主要组成相不变,但熔覆层的显微组织发生了变化。Mo0、Mo0.75和Mo1.0涂层主要由柱状晶和富Cr针状析出物组成,针状析出物(α-Cr相)弥散分布在涂层中,具有析出强化作用,使得Mo0、Mo0.75和Mo1.0涂层的显微硬度明显提高。Mo0.25和Mo0.5涂层具有典型的树枝状组织,枝晶和枝晶间没有明显的成分差异,且这两种涂层的显微硬度也相近。Mo0、Mo0.25、Mo0.5、Mo0.75、Mo1.0涂层的平均硬度(不包含过渡区)分别为478.6HV1、410.7 HV1、369.26 HV1、539.8 HV1、540.5 HV1,远高于基体2Cr13钢的硬度(202 HV1)。此外,各涂层均能改善基体的耐蚀性,因Mo1.0涂层的极化曲线上出现了稳定的钝化区,其表面腐蚀形貌为少量点蚀坑和颗粒状氧化物,相对而言耐蚀性最好,表明适量的Mo加入对提高涂层的耐蚀性是有益的。对于Inconel 625+xWC复合涂层,其组成相主要为γ-(Ni,Fe)相基体和不同种类的二次碳化物(MC、M23C6),在20%WC涂层中还出现了块状的M6C碳化物。WC含量对复合涂层的组织有明显影响,当WC含量为10%和15%时,涂层具有发达的柱状树枝晶组织,而20%WC涂层主要由胞状和柱状树枝晶组成。经分析,几种涂层枝晶内均为γ-(Ni,Fe)相,而枝晶间为γ-(Ni,Fe)+碳化物组成的片层状共晶组织。随着WC含量的升高,涂层的平均硬度逐渐增加,20%WC涂层的硬度最高(536.98 HV1),为2Cr13钢基体的2.64倍。随着WC含量的升高,涂层的耐蚀性逐渐下降,10%WC涂层的耐蚀性最好,其自腐蚀电位比基体高790 mV,自腐蚀电流仅为基体的0.86%,对基体有明显的防护作用。对比可知,在所有涂层中,Mo1.0涂层具有最高的显微硬度和较佳的耐蚀性能,而10%WC涂层的耐蚀性最好。