秸秆焚烧环境下CoNiCrAlY涂层的热腐蚀失效机理
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更新:2026-04-17 14:38:11
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摘要
秸秆炭化还田设备是实现水稻秸秆转化生物炭并还田的关键农机装备,其燃烧室内壁在服役过程中因秸秆焚烧释放的碱金属氯盐及含硅化合物而遭受严重高温腐蚀,严重制约设备寿命与秸秆高值化利用进程。而开发适用于此特定环境的高性能高温防护涂层,是其中一个关键路径,MCrAlY涂层因其优异的高温抗氧化性能且可利用超音速火焰喷涂(HVOF)和激光熔覆技术等相对简易的制备手段即可获得而受到了关注。本研究采用HVOF方法在钢基体上制备CoNiCrAlY涂层,系统研究其在静态空气与模拟秸秆草木灰环境中的高温氧化行为与腐蚀机理。在600-700℃高温氧化下涂层表面形成以γ固溶体、α-Al₂O₃及YAlO₃为主的致密氧化膜,表现出优异的抗氧化性能;当氧化温度在800℃以上时,氧化膜中NiCr₂O₄尖晶石相形成,伴随孔洞与微裂纹萌生,氧化层逐渐疏松并最终失效。在草木灰环境中,灰分中的Cl⁻加速了Al、Cr的消耗,K₂CO₃、KH₂PO₄等低熔点盐与涂层反应生成共晶熔盐,溶解破坏氧化膜,SiO₂附着在涂层表面引发局部应力集中,三者协同显著加速涂层失效。基体材料的影响同样显著,钢中马氏体相变伴随的体积膨胀加剧涂层开裂,而相对稳定的珠光体-铁素体组织则有利于维持涂层完整性。
关键字
秸秆炭化还田设备,CoNiCrAlY涂层,超音速火焰喷涂,高温氧化,腐蚀失效机制
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