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HVAF喷涂NiCr-Cr3C2涂层对M152马氏体不锈钢微动疲劳影响行为研究

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汽轮机作为现代发电工业的关键设备，其叶片在服役过程中承受离心力、激振力等多重复杂载荷以及高温、高压等极端环境条件，极易造成叶片微动疲劳断裂失效，引发重大安全事故。。本研究以汽轮机低压末级叶片材料M152马氏体不锈钢为研究对象，对其开展了拉压微动疲劳试验，通过采集疲劳试样寿命信息，建立了M152不锈钢基体以及喷涂NiCr-Cr₃C₂涂层后的微动疲劳S~N寿命曲线。利用多种宏观与微观分析设备，对试样表面损伤区进行了微观表征分析，与未喷涂涂层的基体材料进行了对比研究。表面HVAF喷涂镍铬碳化铬涂层对M152马氏体不锈钢的微动疲劳寿命有显著提升，通过S~N寿命曲线显示，随着疲劳载荷的增加，微动运行于部分滑移区、混合区和完全滑移区。相比基体试样，微动运行于混合区的疲劳载荷范围区域变窄。断口裂纹萌生于涂层间结合区，表面损伤以剥层为主，并伴随有大量的氧化磨屑产生，微动垫产生的材料磨损转移现象也更加严重。本研究重点关注汽轮机叶片材料的微动疲劳性能，期望提出有效的抗微动疲劳表面工程防护手段，对汽轮机的安全运行具有至关重要的工程意义