激光气体氮化原位合成制备TiN/Ti3Al复合涂层及其抗高温冲蚀性能

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(华东理工大学,承压系统与安全教育部重点实验室，上海 200237)

0 引 言

超临界火电机组在运行过程中，其锅炉管道受热面高温氧化产生的氧化物会发生脱落，脱落的氧化物颗粒被蒸汽带到汽轮机等设备中，对汽轮机部件，尤其是调节级的喷嘴叶片造成严重的冲击损伤，导致冲蚀磨损。高效节能、高参数、大容量机组的发展需要提高进入汽轮机蒸汽的初始参数，蒸汽参数的提高会加重氧化物颗粒对喷嘴叶片的冲蚀，导致汽轮机的通流效率降低、功率下降、检修周期缩短、维护费用上升、安全性下降。国内外学者研究了汽轮机中固体颗粒的形成原因以及对汽轮机叶片的冲蚀危害，提出2种预防固体颗粒冲蚀的措施：一是提高汽轮机叶片材料性能，改善服役工况，包括表面强化、颗粒源消除、采用旁路系统和运行工况控制等；二是改进汽轮机结构，防止固体颗粒的冲蚀，包括减少喷嘴数目、增大其横截面积，以及改进喷嘴静叶的叶型、减小汽流的转向折转角、增大折转半径等。

钛合金叶片的比强度高，耐腐蚀能力远优于不锈钢，这使得钛合金叶片不需要像钢叶片那样通过在末级叶片对进汽边进行局部强化来提高叶片的抗冲蚀能力，而汽轮机末级长叶片的制造加工困难，制造成本高，损坏后更换成本高，因而在先进的大功率汽轮机上以钛合金代替不锈钢制造汽轮机末级长叶片是未来发展趋势。Ti-6Al-4V钛合金的应用范围广、用量大、综合性能好、组织和性能稳定，在制造航空发动机叶片上已有成熟的经验可借鉴[1-3]，国外也把该合金作为汽轮机末级叶片的首选材料[4]。……