Введение ………………………………………………………………............... 5
Глава 1 Современные представления о кавитации и способы защиты
деталей от кавитационной эрозии .....................................................................
10
1.1 Проблема кавитации ……………………………………………............. 10
1.1.1 Явление кавитации ……………………………………………… 10
1.1.2 Области появления кавитации ………………………………..... 10
1.1.3 Механизм кавитации и уровень нагрузок ……………………... 10
1.2 Материалы для защиты от кавитации и способы получения покрытий
из них …………………………………………………………………….. 14
1.2.1 Металлокерамические покрытия …..………………................... 14
1.2.2 Сплавы на основе Ni / Co …………………………………......... 15
1.2.3 Аустенитные нержавеющие стали ……………………............... 18
1.2.3.1 Влияние
мартенситного
превращения
на
кавитационно-эрозионную стойкость материала и
механические свойства ………………………………... 20
1.2.3.2 Типы
сталей
с
мартенситным
фазовым
превращением …………………………………………. 22
1.2.4 Сплавы на основе меди …………………………………………. 24
1.2.5 Технологии получения покрытий деталей ………………......... 26
1.3 Существующие методики определения кавитационной стойкости …. 28
1.3.1 Ультразвуковое кавитационное испытание …………………… 28
1.3.2 Испытание кавитирующей струей жидкости ……………......... 30
1.3.3 Параметры оценки результатов кавитации ……….................... 31
1.4 Выводы по главе 1 и постановка задачи исследования ………………. 32
Глава 2 Исследуемые материалы и методы испытания и подготовки
образцов ……….................................................................................................... 34
2.1 Материалы и методы получения покрытий …………………………… 34
2.2 Подготовка образцов для испытаний на кавитацию ………………….. 38
2.3 Методика оценки поверхности исследуемых образцов ……………… 40
2.3.1 Оценка микроструктуры ………………………………………... 40
3
2.3.2 Рентгенофазовый анализ ………………………………….......... 41
2.3.3 Оценка шероховатости поверхности …………………………... 41
2.3.4 Измерение твердости образцов …………………........................ 42
2.4 Испытание на абразивный износ ………………………………………. 42
Глава 3 Разработка методики и лабораторного комплекса для испытания
стойкости материалов против кавитационной эрозии ……………................. 44
3.1 Схема разработанного лабораторного комплекса для оценки
кавитационной стойкости.......................................................................... 44
3.2 Методика кавитационных испытаний …………………………………. 53
3.3 Выводы по главе 3 ………………………………………………………. 59
Глава 4 Исследование покрытий на стойкость в условиях кавитационной
эрозии: изучение структуры и свойств ………………………………………. 61
4.1 Оценка кавитационной стойкости исследованных материалов ……... 61
4.1.1 Результаты кавитационных испытаний по потере массы и
объёма …......................................................................................... 61
4.1.2 Сравнение стойкости исследованных материалов при
кавитации ……………………………………………………….. 64
4.2 Результаты испытания на абразивный износ …………………………. 65
4.3 Шероховатость и топография поверхностей исследованных
материалов ……………………………………………………………….. 67
4.3.1 Шероховатость поверхности (Ra) до и после кавитации ……… 67
4.3.2 Изменение шероховатости поверхности стали AISI 316L и
наплавленных слоев E308L-17 (РДС) и ППМ-6 (TIG) при
кавитационных испытаниях ………………………………......... 67
4.3.3 Анализ топографии поверхности стали AISI 316L и
наплавленных слоев E308L-17 (РДС) и ППМ-6 (TIG) при
кавитационных испытаниях ……………………………………. 68
4.4 Изучение и анализ микроструктуры до и под действием кавитации …. 72
4.4.1 Микроструктура и кавитационное разрушение покрытий,
полученных методом HVAF …………………………………… 72
4.4.1.1 Покрытия на основе WC до и после кавитационного
воздействия ……………………………………………. 72
4.4.1.2 Покрытия на основе Ni до и после кавитационного
воздействия ……………………………......................... 81
4
4.4.2 Микроструктура и изношенных поверхностей стали AISI 316L
и наплавленных слоев E308L-17 (РДС) и ППМ-6 (TIG) ……..... 84
4.4.2.1 Структурные изменения поверхности образца стали
AISI 316L при кавитации …………………………........ 84
4.4.2.2 Структурные изменения поверхности наплавленного
слоя E308L-17 (РДС) при кавитации ……………......... 86
4.4.2.3 Анализ поверхности и поперечного сечения
наплавленного слоя ППМ-6 (TIG) в исходном
состоянии и при кавитационных испытаниях .……….. 87
4.4.2.4 SEM-наблюдения разрушения поверхностей стали
AISI 316L, E308L-17 (РДС), и ППМ-6 (TIG) после
кавитационных испытаний …………………………. 92
4.5 Анализ рентген-дифрактограммы до и при кавитационных
испытаний стали AISI 316L и наплавленных слоев E308L-17 (РДС) и
ППМ-6 (TIG) …………………………………………………………… 96
4.7 Выводы по главе 4 ………………………………………………………. 105
Глава 5 Применение результатов исследования …………………………...... 107
Заключение ……………………………..……………………………………… 112
Список сокращений и условных обозначений ………………………………. 114
Список литературы ……………………………………………………............. 115
Приложение А. Технологические рекомендации по наплавке крыльчаток … 135
Приложение Б. Акт о применении результатов исследований на
электростанции Дора (Багдад, Ирак) …………………... 137
