高分子材料的耐磨性篇1
1液压支架立柱应用存在的问题及对策
煤矿井下环境中往往存在大量的腐蚀介质，如Co2、So2、H2S等，所用机械工程材料（板材）主要以低合金钢为主，结构件大多采用16mn低合金钢板。液压支架作为综合机械化采煤工作面重要设备之一，在工作面开采过程中，需要长期承受载荷和不断运动，并且矿井环境对钢结构件有很强的腐蚀性，这些对支架材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能等均有较高的要求，图1是立柱的腐蚀失效形貌。与国外同类产品相比，国产支架所用工程材料由于合金含量低（不添加Cr、ni、V等合金元素）、表面不处理，因此抗磨、耐蚀性能较差，为延长使用寿命只有通过增加材料厚度来实现，某一型号的液压支架质量比国外同类产品质量增加了1/3。提高国产支架立柱及其结构件工程材料的应用水平的措施包括以下几方面：（1）材料设计着重于选择具有Cr、ni、V等合金元素含量的高强度低合金钢为主，不仅保证机械工程材料具有较高的强度等力学性能，而且具有较好的耐腐蚀性能；（2）对机械工程材料表面进行必要的表面喷涂处理，使其表面具有较好的耐磨、耐腐蚀氧化层（如合金化合物、陶瓷等），提高材料的使用寿命；（3）通过提高材料力学性能和使用性能，减低国产支架及其结构件质量，减少煤炭生产设备材料成本和生产成本。
2刮板输送机中部槽和刮板应用存在的问题及对策
在当前采煤工作面内，刮板输送机的中部槽是刮板输送机的机身部件，在工作过程中，刮板输送机刮板链由机头电机牵引与刮板一起带着货载在中部槽中移动，长期以来中部槽部件制作都选择普通碳钢或低合金钢材料，在使用过程中存在以下问题：①重量大，安装和搬运费时费力；②为了降低生产成本和减轻部件重量，中部槽一般是由8~16mm的钢板制成，在受到较大的冲击时易变形，修复困难；③长期受硬质煤块摩擦磨损，磨损严重；④受工作环境温度、空气湿度影响，以及存在的Co2、So2、H2S等腐蚀介质，产生腐蚀失效。针对刮板输送机机身部位，需要结合其恶劣的工况条件，选择耐磨性能优越、易弯曲、拉伸性能好、抗撕裂、耐冲击、易施工和摩擦阻力小的耐磨材料。根据上述问题，国内部分煤炭生产企业使用了山东科技大学研制的采用超高分子量聚乙烯作为衬里的钢塑复合方法，提高大型刮板输送机的耐磨性，其主要原理是通过利用高弹性超高分子塑性材料吸收能量，减小磨损和降低摩擦系数，在使用初期产生了一定效果，但由于物料输送时与高分子塑性材料摩擦过程中产生摩擦热，致使高分子塑性材料逐渐老化发生快速磨损。中部槽和刮板等工程材料的使用失效实际上是材料的摩擦磨损失效为主，材料的腐蚀及其与磨损的交互作用加速了材料的失效。提高中部槽和刮板等工程材料的应用水平主要以提高材料的耐摩擦磨损性能为主。提高该类工程材料应用水平的主要措施：（1）中部槽、中板材料设计为8～10mm的碳钢材料+（8～10）mm的高铬合金耐磨耐蚀材料，在保证部件使用强度前提下，可以采用复合镶铸的材料制作方法提高材料的耐磨性，也可以将厚度8～10mm的高铬合金制作成具有互换性的通用型耐磨耐蚀板件，这对于提高100万t以上的过煤量的刮板输送机中部槽的材料使用寿命，通过适当增加中板的高铬合金层厚度更有意义；（2）在刮板表面堆焊一层耐磨陶瓷涂层（ni基wC陶瓷，厚度8～10mm）是解决其耐磨难题的较好的工艺方法，但要求堆焊层铺展均匀、通过退火消除堆焊层应力，防止耐磨堆焊层脱落。
3支架用推拉头（联接头）材料应用存在的问题及对策
煤矿机械用推拉头是联接液压支架和刮板输送机重要的链接联头，作用是联接液压支架和刮板输送机，即刮板输送机向前推进，支架同时向前步进，推拉头的使用性能要求是抗推拉、挤压、扭转强度高。进口支架随机配匹的推拉头（如DBt型号）具有较好的使用性能，但国产推拉头使用寿命短（有的30d内断裂，有的使用寿命不到1a），其失效形式主要是断裂、裂纹、组织粗大，心部有气孔、缩孔等缺陷等，如图2、图3所示。国产推拉头的频繁失效导致其更换量大、操作困难，给井下工作人员带来极大不便，特别是该零件存在的安全隐患给井下工作人员和生产单位带来人身安全和煤矿生产不安全的严重后果难以估量。图2材料组织粗大，整体截面断裂图3链接部位断裂推拉头的化学成分设计、成形工艺、热处理等技术要求对推拉头的材料应用寿命的长短至关重要，随着强度的提高，特别是当抗拉强度超过600mpa时，传统合金材料受力后的延迟断裂变得突出，这是推拉头材料高强度化时遇到的一个主要问题和难题。根据上述用于采煤设备联接用的合金钢的推拉头部件的失效分析，通过对材料的化学成分进行重新设计优化、探索部件的成形工艺、热处理工艺，开展系列的材料组织、性能研究和优化，并进行新型推拉头试制产品的生产现场工业试验，可最终到达批量生产合格产品的要求。提高推拉头部件工程材料的应用水平的措施为：采用先铸锭成型，并确保材料内部无气孔、缩孔等缺陷，后锻造成型等工艺，确保材料组织细化，致密性高，从而制备具有一定含量的Cr、mo、V等成分的高强度合金钢材料，并通过研究推拉头新型材料的系列淬火工艺、回火工艺，优化微观组织，确保材料的力学性能。目前由西安交通大学联合神华神东技术研究院研制的新型Cr-mo-V高强度合金钢推拉头材料已经在神东煤矿开始工业运行试验，其使用寿命可望达到或超过进口产品材料。
4溜槽、落煤冲击板等材料应用存在的问题及对策
（1）溜槽、落煤冲击板材料的磨损、腐蚀失效煤炭生产中的原煤中含煤干石10％～12％，煤干石中含高硬度的26％Sio2、10％al2o3、15％Fe2o3、35％Cao（上述硬颗粒总量合计在86％左右），是造成输送设备材料损耗的主要磨损源。流动的含煤介质主要是煤泥，对输送设备（管道、落煤管、溜槽、导料槽裙板等）的冲击磨损、磨粒磨损、摩擦磨损及腐蚀严重。由于高硬度的、耐磨性能好的合金材料都为高合金白口铸铁，焊接性能差，所以现在煤炭生产中选用的耐磨材料基本上都是低合金碳钢材料，首先保证了安装、检修方便（焊接性能好），但硬度低，耐磨性差。保德等9个洗煤厂所有靠近地面的煤介质输送溜槽斜挡板由于冲击磨损严重，每隔90d就要焊补或增加一层耐磨板（16～25mm），所有溜槽斜挡板每年都要更换一次，耐磨材料的消耗量巨大，生产设备管理工作和工人检修、更换的劳动强度巨大，是当前影响和削弱神东煤炭生产效率、生产成本高的主要原因之一。要保证噪声、灰份污染问题解决的效果和可持续型，首先要解决所有相关设备用材料的抗磨损问题，其后才能通过防噪音处理解决噪音污染问题，也减少了运行设备中煤粉、灰份跑、冒、滴、漏现象。（2）抗冲击磨损腐蚀材料设计与应用西安交通大学针对上述冲击、磨损工况，进行了多次调研、分析和试验，设计、研制了一种既抗冲击、又耐磨损的高铬合金铸铁/橡胶/碳钢三维网格型双金属复合材料。该抗冲击磨损腐蚀复合材料由3层及3种材料组成，底层为钢铁材料，中间层为高分子橡胶材料，上层为耐磨、耐腐蚀性能良好的高铬合金铸铁材料。底层钢铁材料作为组装和支撑高铬合金层和橡胶中间层的基底，方便安装焊接；中间层高分子橡胶垫硫化粘接于钢铁和高铬合金铸铁材料之间，可以缓冲物料冲击、降低噪音；上层高铬合金铸铁材料设计成100mm×100mm网格型，而且整体拼接成横截面为中间高两边低的弧形，防止了高冲击致使高硬度耐磨合金碎裂问题，提高耐磨合金的抗冲击性能，并充分发挥了高铬合金耐磨铸铁的高耐磨性能（硬度HRC62～65），同时高铬合金铸铁基体组织为奥氏体，也具有较好的抗冲击性能。通过在2006年～2007年期间调研、试制，新型复合材料已经在神华神东公司保德洗煤厂安装并使用，并且经90d的磨损量测试，其使用后使用寿命比原16mn耐磨钢材料提高9倍多（见表1），维修次数减少1/10，噪音由原95dB降至85dB。溜槽等部件材料同样可以设计为8～10mm的碳钢材料+（8～10）mm的高铬合金耐磨耐蚀材料，在保证部件使用强度前提下，可以将厚度8～10mm的高铬合金制作成具有互换性的通用型耐磨耐蚀板件，不仅提高了工程材料的耐磨、耐蚀性能，而且有利于耐磨板的更换，避免了整体结构件的更换。
5结语
高分子材料的耐磨性篇2
论文摘要：在深井超深井勘探过程中，由于径向力、涡动、横向振动等因素的存在，随着钻井时间的增长，钻柱作用于套管内壁的侧向力增大，导致套管和钻具接头磨损的问题越来越严重。造成钻具耐磨带失效的主要原因有地层研磨性、钻杆的井下工况、耐磨材料选择与敷焊工艺的影响。选择合理的耐磨材料与敷焊工艺对解决钻具耐磨带失效问题非常重要。
Keyword：wearproofgirdle、Drillingrig、Unalterablefoundationcompoundmetalpowder、weldingwire。
abstract：Belivinginthedeepwellultradeepwellprospectingprocess，Sinceradialdirectionforce、eddyisstird、elementssuchashorizontalvibrationandsoonbeing，inthewakeofwelldrillingtimetheincrease，theaugerpostwritingsisusedthecasinginsidewallcrossrangestrenuouslytobroaden，itismoreandmoregravetocausecasinganddrillingrigtojointhewornoutproblem。Createthemainreasonofwearproofbriningfailureofdrillingrigtopossesslayerabrasivity、thedrillpipeoperationalmodeundertheshaft、wearproofstuffselectiontogetherwitheffectapplyingsolderer''''sskill。itisverymuchsignificantagainstappliessolderer''''sskilltothewearproofgirdlefailureproblemofsettlementdrillingrigtochoosetherightfulwearproofstuff。
引言
石油钻具接头耐磨带喷涂焊技术在世界石油企业中已经应用很多年了，最初目的是为保护钻杆接头，提高其耐磨性能，其效果也较好。在上世纪90年代，根据生产的需要，又提出了需要保护下井的套管，减少对其的损害，为油井的长期生产提供保障。现在则提出了两方面的要求，不仅能保护钻杆头，延长其二次喷涂周期和使用寿命，而且能最大限度地保护好下井的套管，减少因套管磨损引起的泄漏事故带来的损失。此外，随着钻井技术的进步，深井、超深井、从式井、大斜度井、水平井逐渐增多，不仅要达到在裸眼井中钻进时，其耐磨性较好，而且在套管中钻进时对套管磨损少的苛刻要求，对钻具接头的耐磨性提出了越来越多的要求，对目前的耐磨带材料提出了更高的要求。因此，必须针对不同类型钻井施工的需要慎重选择和使用耐磨材料，才能适应不同类型钻井生产的需要。
一、钻具接头偏磨和耐磨带失效的原因
1、地层研磨性强
钻杆在工作过程中，其外壁尤其是接头部位要与井壁或套管接触，承受剧烈的磨料磨损，特别是下部目的层段使用屏蔽暂堵钻井液时，钻杆工作在含砂多、粘度高、相对密度大，并且有一定腐蚀性的钻井液中。因此钻杆在承受磨料磨损的同时还承受冲蚀磨损，从磨损机理来说，钻杆的磨损主要是显微切削，同时兼有腐蚀作用。因此钻杆在旋转钻井过程中，接头外壁很容易发生磨料磨损失效。磨料磨损失效与敷焊材料的硬度和地层硬度的相对大小、钻杆构件与井壁的相对运动速度、材料特性、载荷情况、表面粗糙度、温度及等因素密切相关。分析认为地层研磨性强、长裸眼井身结构容易使钻杆偏磨、耐磨带失效几率增加。
2、钻杆井下工况影响
钻杆在井内以转盘的转数按顺时针方向绕自身轴线旋转时，由于离心力的作用钻杆接头均有贴向井壁的可能，与井壁间产生摩擦力，整个弯曲的钻柱各处接头将会以各自所处的条件，以一定的转速按反时针方向绕井眼轴线旋转。反转运动普遍存在，钻杆在筒形井壁中反转运动更多的是带滑动的滚动，这是钻杆接头外径和耐磨带磨损的根本原因。钻杆耐磨带的磨损与井眼轨迹变化、井壁岩石性质和泥浆性能关系密切，反转运动的直接后果是使钻杆偏磨和磨损。钻杆的井下旋转的不定性、与井壁摩擦、碰撞、磨削的客观存在必然影响着钻杆偏磨及耐磨带失效。反转运动是不可避免的，反转运动的存在使钻杆在井下旋转工况恶化而引起接头偏磨和耐磨环失效。
二、耐磨材料的选择及敷焊工艺
1、钻具接头外表面的磨损机理以显微切削为主同时兼有腐蚀作用。对于这种磨损其基本对策是大幅度提高钻具接头工作面的硬度。一般接头寿命约为管体寿命的几分之一，如果在接头外径部分敷焊耐磨带，可大幅度提高钻具接头的耐磨性，延长使用寿命。为了提高钻具接头的使用寿命，其外表面喷涂耐磨合金带的方法在国内外已被广泛采用。目前我国的钻具耐磨带敷焊材料主要以美国安科公司的100Xt、300Xt和国产金凌达的2-55、3-60焊丝以及铁基自熔性合金粉Fe14、Fe90为主。
国内目前常用的钻具耐磨带敷焊材料表
2、应用等离子弧焊技术，采用具有较小的摩擦因数，且具有一定硬度(HRC52)的焊料施焊钻具，不仅降低钻具的旋转阻力，增大钻具扭矩，延长钻具使用寿命，而且对套管也具有一定的保护作用。
2.1等离子弧粉末喷焊的工作原理
氩气通过电磁阀和转子流量计进入喷枪，在喷枪钨阴极与水冷紫铜喷嘴之间借助高频引燃非弧，在阴极与接头之间，借助非弧过渡引燃转弧。等离子弧粉末喷焊是利用氩气等离子弧产生的热量，在钻杆接头表面形成熔池，借助刮板式送粉器将合金粉末吹入电弧中，在弧柱中被预热熔化，喷射到熔池内，随着喷枪与接头的相对转动，合金熔池逐渐凝固，通过调节工艺参数，可在接头上获得需要的耐磨带。采用铁基粉类等离子喷涂堆焊耐磨带，敷焊时不预热，通过自动线输送到室外。在冬季室内外温差很大，焊后在钻杆接头的端部采用铝一硅棉保温套保温，保温套应该保持一直到钻杆接头的温度下降到66°C以下为止，否则会接头耐磨带边缘处有微小裂纹，在钻进过程中发生刺穿事故。
2.2等离子喷焊技术参数的调整
电控操纵柜主要由气路单元、计数器控制单元、可编程控制器单元和参数调节单元组成。送粉气给送粉通道一定压力，保证合金粉末畅通无阻地送到喷焊熔池内；离子气通过气管线进入喷枪，在间隙中电离产生火花。计数器用于控制喷焊耐磨带的起止位置。可编程控制器单元是程控系统的核心，提供本系统的程检、手动和自动控制程序。参数调节单元可对影响耐磨带质量的参数进行调节。
耐磨带接口可通过调节计数器数值和转弧电流衰减旋纽进行控制，耐磨带接口既不能存在间隙，也不能重焊太多。转弧衰减电流调试成功后，计数器数值调到比1430大515，可得到光滑平整的接口。
耐磨带宽度利用摆动机构控制。通过调节摆动器滑块在偏心轮上的偏心距来改变摆幅，来获得符合要求的焊缝，对于127mm钻杆，摆幅调为3o—40mm。
耐磨带厚度的控制是通过调节送粉电压和转动电压。提高刮板式送粉器电机的电枢电压增加送粉量，耐磨带厚度增大，反之厚度减小。转动电压升高，卡盘转速加快，可使耐磨带厚度减小，反之厚度增大。对于127mm钻杆，转动电压调为15V，送粉电压调为2oV，可将耐磨带厚度控制在2～3mm。
3、国产合金焊丝是一种新型的耐磨带材料，与合金粉相比硬度高、耐磨性好，现在已经广泛应用于各油田。这种材料敷焊的钻杆接头耐磨带摩擦因数小，可以在钻杆接头与套管间形成摩擦副，不仅有效地保护钻杆接头和套管，而且降低了钻具旋转阻力，增大钻杆的扭矩。它价格相对低廉，焊接工艺简单，只要在传统焊机的基础上进行改造即可进行生产；焊时无需预热，具有重复可焊性。在裸眼钻井环境下，更有效地保护钻杆接头，减小磨损。
两种工艺需要的设备存在不同点，等离子弧焊设备中两台电源和高频柜将不能在送丝焊中使用。但是，在较长一段时间里，这两种喷焊方式还将共存。因此，需在等离子弧焊设备的基础上，进行部分改造，同时增加部分焊丝设备，能够方便地进行两种喷涂方式的转换、衔接，以达到能分别满足两种喷涂工艺的要求。
3、1对等离子弧焊设备进行了部分改造：
1）、调整了夹紧钻杆接头装置，并且具有了能够在焊枪下旋转钻杆接头的功能，把转速限定在60-210秒/转，而且可以微调；
2）、焊接设备能带动焊枪自动摆动功能，摆频为30-90次/分，摆幅15-40mm可调；
3）、焊枪垂直于钻杆轴线，偏离中心5-40mm，保证焊接时焊枪处于上坡状态，有利于焊接时观察焊接质量；
4）、对冷却水泵进行流量重新调节，能满足新喷焊工艺需要。
3、2增加的设备有：
1）tKR-500自动气保护焊机电源一台；
2）自动送丝机一台，速度可调，根据钻杆旋转速度和耐磨带厚度，速度控制在6-12m/min之间，调节压丝轮压紧度适中，不能使焊丝变形，
3）风冷和水冷焊枪各一只；
4）、在两种喷涂设备之间，增加了转换装置，可以在30分钟内方便地完成转换，衔接也很方便。
3、3设备改造后的性能：
1）具备粉末喷焊和送丝焊两种功能，焊接方式可以互相转换；
2）可以应用各种型号、品牌的焊丝；
3）能根据用户要求，焊出合格的耐磨带。
3、4、技术参数调整
合金焊丝是比较新的工艺，需要选择合适的焊丝、以及对焊接电压与电流大小、转动电压、转动速度、摆动电压、摆动宽度、氩气流量、导电嘴距工件高度、送丝速度等各种参数进行对比调试，以达到最佳效果。
其中，焊接电流、焊接电压、转动电压、转动速度的大小对焊丝的融化速度和成型质量有决定性影响，如果焊接电流、焊接电压参数值过大，超过320a、32V以上，则会使焊丝融化速度过快，焊丝散热不均匀，来不及均匀敷设在接头表面，从而使形成的耐磨带呈现起伏不平的连续小堆状，不光滑，外观质量差；而低于240a、25V，则会使焊丝融化速度过慢，导致散热速度快，在融化后的焊丝未均匀铺开，达到预定的形状前就固定成型，呈现不连续的多点状，使外观不均匀、不整齐；
而转动电压和转动速度与钻杆的转动速度及融化后的焊丝在接头上的均匀性、光滑性密切相关，超过12米/分则会使融化后的焊丝在接头上呈现连续的正（余）弦线状，而低于6米/分则会几乎成平行线，都是不符合要求的。因而，在6米/分—12米/分之间送丝速度能喷焊出较好的效果。采用的速度是9米/分，达到了最佳效果。导电嘴距钻杆接头的高度十分关键，过高会造成电流焊接减小，焊丝与接头本体融化速度慢，与钻杆接头无法融合到一起，使焊带的焊接质量无法保证；过低使焊接电流过大，使焊丝在导电嘴内部融断，直接附着在导电嘴内，并在其内形成闭和回路，使导电嘴在很短的时间内烧毁，使喷焊作业无法继续进行。通过多次调试，获得了最佳的导电嘴距工件高度15－18cm，能使焊丝喷焊质量达到最佳效果。
而摆动电压、摆动宽度、氩气流量与常规喷粉焊接基本一致，不需要做较大的调整就可以满足正常的使用要求。
此外，在两种喷焊方式的转换过程中，不需要进行大量的调试工作，在30分钟内即可完成，投入正常工作。
在室外温度在-5℃寒冷条件下进行普通的钻杆接头等离子喷焊后，为避免焊后耐磨带内的焊接内应力，防止焊后裂纹产生，需要进行保温处理。采取的保温措施是用石棉保温套戴在耐磨带上，直到降至室温为止。
国产的金达凌eFD-2-55(相当于aRCno200Xt)系列产品，在研发过程中已经充分考虑到了为达到在国内各种环境温度下焊后不出现应力裂纹的要求，所以对焊丝配方进行了专门的研究、攻关，确保了焊后不需要采取特殊的保温措施，仅仅是在焊后进行室内缓冷，达到室温即可投入使用。而对接头材质为aiSi4145Ht、1340Ht来讲才需要采取非常严格的保温措施，如石棉缠绕耐磨带等。
金达凌eFD-2-55耐磨带经过试验和现场使用证明，与钢质钻杆接头相比，套管磨损减少86％；与经过碳化钨处理的钻杆接头相比，套管磨损降低76％；摩擦因数的减小，使钻具旋转阻力、扭矩增大30％，节省燃料消耗10％；在裸眼钻井环境下，更有效地保护钻杆接头，减小磨损。
4.4、安科耐磨带
aRnCo公司推出新耐磨带材料aRnCo200Xt，敷焊aRnCo2o0Xt的钻杆不仅降低了钻杆接头本身的磨损，还有效地降低了套管的磨损。这种焊丝是一种低摩擦因数的碳化铬铁合金材料，该化合物具有较小的金属和金属之间的磨损率，适度偏高的耐磨性能。aRnCo200Xt与碳化钨耐磨带相比可使套管磨损率下降75～85％。既能有效地保护套管，又能延长钻杆接头的使用寿命。另外，碳化钨耐磨带为了防止其过度地磨损套管，焊接要求高，而敷焊aRnCo200Xt耐磨带后的钻杆接头外圆直径大于接头外圆，避免了接头与井壁或套管直接摩擦，且不必经过特殊热处理，就能够在原来的耐磨带上敷焊新的aRnCo200Xt耐磨带，能方便修复磨损的耐磨带。使用aRnCo200Xt耐磨带的钻杆与井壁或套管摩擦因数降低，大大减小了阻力和扭矩，同时降低了转盘的能耗。迄今为止，该技术已经在世界各地得到了应用，在深探井、特殊井技术套管防磨方面起到了很好的作用。随后，又开发出aRnCo1o0Xt钻杆接头耐磨带材料，aRnCo100Xt是对aRnC200Xt的改进。因aRnCo200Xt在敷焊过程中易产生微裂纹，虽然在使用过程中没有影响，但重新敷焊时则要将有裂纹的部分全部铲掉。而改进的aRnCo1ooXt耐磨带不仅对套管磨损降为最低，而且在裸眼井中，它的耐磨性与碳化钨相当，提高钻杆接头寿命300%；同时保护套管与钻杆接头，并可在原先残存的碳化钨耐磨带上继续加焊100Xt；可用于新、旧不同尺寸的各种钻杆工具。在美国权威机构maUReenGi—neeDea一42套管磨损研究中证明，aRnCo耐磨带技术既可以用于保护钻杆接头，延长其寿命，也能保护套管，减小磨损。实践证明，以尽量减少套管磨损为主，允许钻杆接头耐磨带适度磨损的材料设计原理是科学的。
2003年初安科公司推出了“第3代”产品300Xt钻杆接头耐磨带。这种耐磨带不同于早期的100Xt和200Xt耐磨带，属于无铬金属的铁基合金，含有镍、硼、铌等元素，并有一些其他的合金成分，能形成很好的熔池效果，特别适应于在极度研磨的裸眼地层钻进。能将套管磨损状态降至最低程度；以耐磨带的磨损代替了钻杆接头和套管的磨损，并在裸眼井钻进时的抗磨效果几乎等同于碳化钨，确保钻杆接头和套管之间的理想摩擦和均衡保护，采取高度为2mm“凸起”堆焊方式，使摩擦由耐磨带负担，并且300Xt可以堆焊在过去原有的100Xt和一些其他公司出产的耐磨带之上；耐磨寿命长，大大减少了起下钻、重新修焊和往返运输的时间及成本。
结论
1、等离子弧喷焊的弧柱稳定，热量集中，热能利用率高；可控性好，能控制热量过渡，冲淡率低；接近单丝自动焊，熔敷率高。它敷焊熔深小、无夹渣、不易产生裂纹和气孔。但是Fe14铁基粉耐磨带有明显的裂纹、咬边现象，使用寿命不如合金焊丝。主要原因是耐磨材料偏软，较高碳含量致使涂层组织中弥散分布的碳化物、硼化物硬质相的过共晶莱氏体等碳冷裂，敷焊材料没有针对长裸眼井身结构、地层的强研磨性的具体情况。
2、国产合金焊丝是一种新型的耐磨带材料，与合金粉相比硬度相当、耐磨性更好，现在已经广泛应用于各油田。这种材料敷焊的钻杆接头耐磨带摩擦因数小，可以在钻杆接头与套管间形成摩擦副，不仅有效地保护钻杆接头和套管，而且降低了钻具旋转阻力，增大钻杆的扭矩。
高分子材料的耐磨性篇3
1港口煤炭输送系统衬板介绍
港口煤炭输送系统衬板具有提升研磨介质、研磨矿石，保护磨筒体的作用。选择各种衬板主要考虑的是其对研磨介质的提升效果、介质的运行轨迹等。衬板材质有铬钼合金钢、中合金钢、高铬铸铁、锰钢、橡胶、聚氨酯等，形状有凸棱、波纹、角螺旋等。当以粉碎为主要目的时，就要求衬板对研磨体的推举能力较强，同时还应具有良好的抗冲击性能。比较几种耐磨材料，以双介质淬火工艺中合金钢性能最优、使用寿命最长，优越性在大中型球磨机中更明显，性价比最高，因此现在港口煤炭输送系统大多采用双介质淬火工艺中合金钢或铬钼合金钢衬板。这类合金耐磨钢板具有以下特点：
（1）高耐磨性。合金层的化学成分中碳含量达4%～5%，铬含量高达25%～30%，其金相组织中Cr7C3碳化物的体积分数达到50%以上，宏观硬度为56～62HRC，碳化铬的硬度为1400～1800HV。由于碳化物与磨损方向相垂直而分布，因此即使与同成分和硬度的铸造合金相比较，其耐磨性能也提高了一倍以上。例如，该合金钢的耐磨性比低碳钢高20～25倍，比高铬铸铁高1.5～2.5倍。
（2）良好的耐冲击性。复合耐磨钢板的底层为低碳钢、低合金钢、不锈钢等韧性材料，可以承受研磨介质的载荷，而耐磨层抵抗磨损介质的磨损，因此有良好的耐冲击性，可以在物料输送系统中承受高落差料斗的冲击和磨损。
（3）较好的耐热性。耐磨层推荐在≤600℃工况下使用，若在合金层中加入钒、钼等合金，就可以承受≤800℃的高温磨损。推荐使用温度如下：普通碳钢基板应在≤380℃工况下使用；低合金耐热钢板（15Crmo、12Cr1moV等）基板应在≤540℃工况下使用；耐热不锈钢基板应在≤800℃工况下使用。
（4）较高的耐腐蚀性。耐磨复合钢板的合金层中含有高百分比的金属铬，故具有一定的防锈和耐腐蚀能力，常用于焦化厂耐磨钢板、农业机械堆焊耐磨板、港口码头衬板中。
2港口煤炭输送系统工作中对衬板的实际需求
以煤炭装卸为主的港口，煤炭输送系统中的相关设备如翻车机、皮带机、装船机以及堆料机等的消耗非常大。这些传输设备所使用的衬板材料通常为高铬铸铁，该材料通常适用于高应力磨料磨损的状况，在机械、冶金和采矿以及矿产品加工等行业应用广泛。但应考虑到的问题是，煤炭输送加工的工作状况并不是单一的，若不考虑输送设备的实际工作状况而将高铬铸铁应用到所有工况的各种设备上，将造成某处衬板磨损尤其严重，必须频繁进行更换，这在很大程度上将会提高材料和维修的费用，甚至将对设备的性能和使用寿命造成影响。港口煤炭输送系统中的磨损主要有凿削碰撞和擦伤性低应力磨损2种形式。凿削性的碰撞磨损主要在皮带机、堆料机的头部抛料漏斗以及翻车机的抛料漏斗等部位产生，擦伤性的低应力磨损主要在皮带机的导料槽、翻车机的震动给料器以及装船机的溜筒等部位产生。港口煤炭连续运输系统所运送的煤炭具有较大的体积和重量，同时在运送过程中将对衬板造成猛烈的撞击，所以为了防止衬板断裂，选择的衬板材料应具有相当高的韧性和耐磨性。高铬铸铁具有较高的硬度，然而韧性相对较差，在冲击强烈的部位使用该材料的衬板一段时间后，将导致这些部位的衬板产生碎裂现象。笔者总结了输送系统中衬板应用的多种状况，并结合工作实践对衬板结构和材质进行了改造，将原有的高铬铸铁衬板改成格子状，按照衬板原有尺寸，以厚14～20mm的16mn为底板，并在其上钻出固定螺栓孔，而后将厚度为10mm的16mn板用剪板机剪成50mm的格子板，按照100mm间隔将剪裁好的格子板焊接在底板上。改造后的煤炭输送系统衬板在使用一段时间后，由于格子状的设计使得细小的煤粉附着和堆积到衬板的格子内部，减缓了煤炭对衬板的冲击和磨损；同时格子还起到了筋板的作用，提高了衬板的刚度和韧性。将衬板的材料改造为16mn钢，在很大程度上提高了衬板的韧性，同时也使改造的成本相对降低。改造完成后，港口煤炭输送系统衬板的更换时间得到延长，原本半年左右就需要更换的衬板，现在使用时间延长到了2.5～3年。
而针对存在擦伤性低应力磨损的衬板，若并不处于设备的特殊工况或者特殊设备的位置，则依旧可采用高铬铸铁材料；而若处于特殊的位置或工况，则应以实际需要为准，选择合适的输送系统衬板。比如电磁除铁器部位，为了防止衬板在使用过程中受到磁性干扰，其衬板材料应选择不锈钢。而对于更换困难或不易停止运行的部位，则应选择耐磨性较强的衬板材料，以尽量减少衬板更换的次数。比如在翻车机的振动给料器部位，其衬板更换十分不便，由此可采用陶瓷衬板，将陶瓷衬板通过专用的粘合剂粘贴在振动给料器母板上。陶瓷衬板的耐磨性能相对较高，其使用时间将近是高铬铸铁的3倍。
3硬面堆焊双金属复合耐磨板的优势
硬面堆焊双金属复合耐磨板主要应用于以下电力行业的设备中：风机叶片、燃烧器管线、堆取料机料斗、料仓衬板、磨煤机衬板、煤粉输送管、煤粉分配器隔板、卸煤设备衬板、风扇磨煤机打击衬板、输料槽和料斗内衬、破碎机部件、出灰管、空气处理系统、磨煤机出口以及落煤管道。
复合堆焊双金属耐磨板由普通基材和抗磨层2部分组成，抗磨层与基体完全是冶金结合，所以不必担心耐磨层脱落的问题。抗磨层一般占总厚度的1/3～2/3。在耐磨层复合加工过程中，抗磨层呈龟裂状态，有利于复合耐磨钢板的变形，但是其裂纹却不能延伸到基体内，否则就会影响基体的承载能力。抗磨层与基体间更不能存在裂纹，否则耐磨层会在变形等加工过程中或在使用中出现脱落，起不到抗磨作用。高铬合金耐磨堆焊复合板是一种新型的高耐磨复合材料，它采用自动金属电弧堆焊的新工艺方法，在钢板上形成过共晶高铬合金耐磨层。耐磨堆焊复合板特别适用于泥沙、矿石、粉尘、煤渣等直接磨擦的机件的表面强化。此外耐磨堆焊复合板还具有较好的耐高温性能，在700℃以下具有较高的硬度和抗氧化性，适用于各种磨料磨损的工况条件。堆焊复合板耐磨层表面平整，在堆焊过程中耐磨层通过形成细小均匀的裂缝释放应力，以保持整幅板面的平整，限制应力集中的发生，其裂缝仅局限于硬层内，使用过程中也不会向韧性很好的钢板中扩展。
4煤炭输送系统衬板结构的改造
4.1衬板布置不合理造成的问题
当前，港口煤炭连续输送系统皮带机的堆料转接塔衬板布置一般考虑的是母体筋板对衬板孔造成的影响，衬板的加入是为了保护母体，然而这样的布局形式往往难以完全发挥出衬板的作用。虽然国内外对衬板材料的研究较多，但大多集中于解决耐磨材料使用寿命方面，而在很大程度上忽略了衬板对设备母体保护作用的研究。以港口煤炭连续输送系统中皮带机的衬板使用状况为例，由于衬板布置不合理，在衬板与衬板之间形成了5～10mm的缝隙，虽然某些时候加工精度大于10mm，但衬板缝隙沿着货物的流动线路顺序布置，构成了贯穿整个转接塔的纵向沟槽，致使煤炭在运输过程中沿着这条纵向的沟槽与母体直接接触，将母体摩擦成了纵向开口的形式，从而导致物料泄漏严重。在对母体维修时，只能从母体的外侧进行修补焊接，然而修整好的母板又将沿着缝隙被磨穿，严重的部位甚至会打上3层补丁，最后只能更换新的母板，这对系统的生产造成了严重的影响，从而在很大程度上造成了经济损失。
4.2衬板结构设置
针对上述衬板布置中预留缝隙造成的损失，可采用以下2种方式进行修补：（1）改变衬板高度。原有煤炭输送系统的衬板高度一般超过400mm，现可将衬板高度降低一半，大约为200mm。同时在衬板的布置过程中采用交错布置的方式，将衬板纵向之间的间隙沟槽大约控制在200mm范围内，这样就使物料在输送过程中很大程度上不与母体直接接触，也就减少了物料对母体的摩擦。（2）新增一层保护层。也就是在衬板与母体之间，通过增加废旧聚酯带为长度减小的沟槽母体增加一层保护，以减少大块物料对于母体的冲击。在更换衬板过程中，应同时更换磨损的胶带，这样就有效保护了转接塔母体。
4.3衬板设计结构改造的作用
衬板的布置合理使输送系统中的母板得到了有效的保护，改造完成后具有明显的效果，即使在装卸力度较大的煤炭系统中，也并未磨损转接塔母板。衬板改造完成后的作用主要体现在以下3个方面：（1）有效地保护了母体。新的衬板结构对转接塔的母体建立了完善的保护措施，有效延长了衬板的使用寿命，减少了衬板故障发生的次数，从而降低了衬板更换和维修的成本，为生产的持续奠定了良好的基础。（2）保证了转接塔母板的完整性。改造完成后的转接塔母板解决了物料泄漏问题，保证了持续的生产和输送，同时也降低了对物料运输体系的维修频率以及物料清扫工作的强度。（3）便于维修。在煤炭输送系统衬板改造后，衬板的大小和厚度都在一定程度上得到了缩减，由此维修更换就更为容易；且即使衬板脱落，也不会造成划扯胶带事故，从而提高了系统运行的安全性。
高分子材料的耐磨性篇4
现行生产工艺有几大类：
1）将制备好的氧化物陶瓷颗粒与自熔性金属合金粉末混合后（按一定比例）用油压机或等静压压制成工艺所需的形状，用高于自熔性金属合金熔点的温度下，进行烧结；
2）将制备好的氧化物陶瓷颗粒与自熔性金属合金粉末混合烧结，是利用自熔性金属合金与氧元素结合能力的差异，将金属从其氧化物中置换出来，形成氧化物陶瓷／铁基耐磨复合材料；
3）将自熔性金属合金熔液熔渗到陶瓷预制体多孔之中。上述方法只能生产小型复合材料块，无法将复合材料复合到需要耐磨的部位，运用到矿山机械、粉碎设备上难度很大。此工艺经济性稍差。
2研究方向
氧化物陶瓷铁合金复合材料性能优良，但与大型结构件复合复合困难，制备过程比较复杂。虽然，现有工艺解决了一些问题，在制作单个氧化物陶瓷铁合金复合材料上等研究取得了一定的进展，在实际应用领域但仍未开发出适合实际的产品。因此，需要研究开发出适合的新型制备工艺。我们主要研究方向是如何将复合材料复合到需要耐磨的部位，运用到矿山机械、粉碎设备上，重点在能降低成本、实现大规模生产进行研究探讨。
3实施方法
1）合金耐磨预制件制成工艺：将氧化物陶瓷颗粒与自熔性合金粉末按比例用机械进行充分混合，依据用户产品结构不同设计不同的模具，在油压机下将合金耐磨预制件压制制成特定形状，如柱状、条状、块状、蜂窝状等；
2）冶金工艺：将耐磨预制件置于用泡沫、塑料等高分子有机材料制作的实体模具内用真空冶金铸造工艺进行复合铸造。利用金属母液的温度将合金耐磨预制件烧制成型并与合金耐磨预制件形成冶金结合面。该工艺设备投资小、工艺简单、金属母体与耐磨预制件冶金结合面良好。
4工艺过程
1）将粒径为8目的氧化物陶瓷颗粒10%、粒径为30目的氧化物陶瓷颗粒39%、粒径为60目的氧化锆陶瓷颗粒48%与自熔性铁基合金粉末7%，使用水溶性树脂4%机械混合均匀得混合物，放入油压机中用模具压制成型然后放入80°C的烘箱中烘干得到耐磨预制件；
2）将耐磨预制件在800℃的箱式炉中进行排胶；
3）将排胶后的耐磨预制件涂抹硬钎剂；
4）将涂抹硬钎剂的耐磨预制件置于用泡沫、塑料等高分子有机材料制作成为与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实体模具内；
5）实体模具经过浸涂强化涂料并烘干后，装入真空造型砂箱中排列好做好浇铸口，然后用干石英砂埋好，经三维振动台振动埋实；
高分子材料的耐磨性篇5
关键词：民用建筑；施工技术；注意事项；要点；
abstract:theconstructiontechnologyofcivilconstructiontechnologyisaveryimportantaspect,andithasgreatrelationwiththeoverallconstructionquality.Fromthecivilconstructiontechnology,brieflydiscussedthecivilbuildinggroundconstructiontechnologyandpointsforattention.
Keywords:civilconstruction;constructiontechnology;attention;keypoints;
中图分类号：tU74
地面的处理技术是民用建筑地面施工的关键所在,我们应谨慎做好施工中的各阶层工作,运用建筑地面施工的技术万不可疏忽,如若不然，必对民用建筑施工的顺利进行具有阻碍作用。而民用建筑地面施工中应注意的技术重点繁多,如结构层的处理,根据目前而言,主要施工以混凝土的应用为主,因其具有特殊性效果,而地面施工关键所在则是要实现耐磨。
1．施工准备
1.1民用建筑地面施工中要注意的技术要点有很多,例如结构层的处理等施工前的必要准备,而如今地面很多以混凝土为主,混凝土具有其独特的性质和使用方法,对于地面施工而言最主要是要做到耐磨。
1.2民用建筑地面施工的质量，对整个民用建筑的施工质量有非常重要的意义。因此,对民用建筑地面的各个层面做好技术准备,严格要求,确保质量过硬是非常必要的。
2.民用建筑地面施工的要点
2.1打造耐磨地面的机理解析
2.1.1整体耐磨混凝土地面，是利用金刚砂的特性，与耐磨骨料共同作用来提高地面的表面强度、耐磨性能以及抗冲击性能,从而达到高强塑耐磨地面的要求。
2.1.2利用耐磨骨料和金刚砂的特殊性,采用随浇捣随抹的施工工艺,将搅拌好的混凝土按设计厚度铺抹到地面基层上。用平板振捣器振捣密实,然后用滚筒往返纵横滚压使混凝土表面平整,并将面层泌水除掉后抹平压光,然后撤布耐磨材料压光,一次性施工完成。
2.2材料规格确定
金刚砂为天然矿石,属于不锈非金属骨料,硬度在莫氏8度以上。材料用量根据材料说明书和设计要求确定。若没计没有说明,参考以下标准:一般轻磨度地坪为2-3kg/m2,中磨度地坪为3-5kg/m2,重磨度地坪为5-7kg/m2。工厂产品,其包装、运输、存放条件均应参照水泥标准执行。材料进场需经研制单位检验后，出具合格证方可使用。进场后应妥善保管,切实做好防水,防潮、防戮破。发现有结块现象,不得使用。耐磨骨料除采用水泥本色外,还有红、黄、绿等多种色彩。
3．民用建筑地面的施工技术
3.1场地的地基处理要满足设计的承载力要求
在室外较开阔的场地，可采用碾压机碾压；在室内等较狭窄的场所，采用打夯机夯实。为防止在素土或灰土上做地面时，因水分的吸收而造成混凝土面层的石子外漏，影响施工质量，需先做厚混凝土垫层。
3.2主要要保证彩色耐磨地面的各项指标
首先要控制混凝土的平整度，以免因混凝土表面的凹凸不平，造成局部打磨不到，色泽不均而影响外观效果。因此，在浇筑前，采用水准仪在周侧墙体或临时木（钢筋）桩上布设标高控制点，在混凝土浇筑时拉线控制；也可在垫层上做灰饼来控制上平。灰饼高度以略低于要求标高为宜。
3.3混凝土浇筑前
要把垫层上的泥土、浮浆块、垃圾等杂物清理冲洗干净，若表面有油污，应用一定浓度的火碱溶液清洗干净。浇筑地台前洒水湿润，表面积水应予扫除。混凝土浇筑应在场地内分仓，按序进行，应尽可能一次性浇筑至设计标高。混凝土配合比及浇筑、振捣、收面工艺应严格执行国家有关施工规范。
3.4混凝土浇筑
3.4.1混凝土浇筑前洒水湿润，为减少泌水，应控制水灰比和塌落度，商品混凝利用溜槽配合人工下料，不采用泵送。
3.4.2混凝土尽可能饮浇筑至标高，局部未达到标高处利用混凝上料补齐捣，严禁使用砂浆修补。使用平板振动器振捣，并用特制的钢滚筒多次滚压、边角等部位用木抹拍浆，混凝土刮平后水泥浆浮出表面至少3㎡厚。
3.4.3上浇筑完毕，采用真率设备泌水，重复两次以后开始耐磨材料施工。耐磨材料施工前，中期作业阶段施工人员应穿铝质网鞋进入，后期作业应防水纸质鞋进入。
3.5标高控制耐磨材料施工
在混凝土地台作出水平且去除泌水后，开始进行至表面加工完成为止。为防止人员操作时在地台表面留下脚印，产生变形，影响表面平整度，施工人员需在耐磨材料施工的前、中期作业阶段穿着专制铝制网鞋进入，后期作业阶段穿着防水纸制鞋进入。
3.6细节的处理
场地进行耐磨地面施工时，施工缝及阴阳角等部位需要特别处理，以免因打磨不到位造成质量缺陷。在混凝土浇筑抹平收面时，要防止产生石子外露的情况，若存在，则剔除石子后及时用与混凝土配比相同的水泥砂浆找平。角落、柱边、墙边等机械打磨不到的地方用手工研磨，要求工人穿铝制网鞋，以保护地面不变形，不留痕，保证地面效果与机械打磨一致。施工缝处接茬时，要凿除接触面层的浮动石子，铺撒水泥砂浆一道。在混凝土运输、浇筑、振捣、抹平时要预防对已磨光面层的污染、碰撞、磨损。施工缝两侧布料厚度要控制均匀一致，由专人用手工镘打磨压光。
3.7养护方法
耐磨材料地成后，采用在其表面涂敷专用养护剂的方法进行养护，以防止地台表面水分的快速蒸发，保证耐磨材料强度的稳定增长，并起防止轻微污染的作用，养护期为5h～6h。若在露天或气温较高的情况下，应用毡布或草袋覆盖，并适当洒水湿润。
3.8切割过程，卸模作业可在耐磨材料地成后进行
卸模作业时要轻拿轻放，注意不损伤地台边缘，以免缺棱掉角。若产生类似情况，及时用高标号水泥砂浆修复，并撒布耐磨材料，用手工镘打磨压光。收缩缝的切割可以在耐磨材料施工完成后，地台有一定的强度时用专用切割机进行切割。收缩缝留置间距一般不大于，或以地台支撑点（梁或承重墙等）为界；缝宽根据现场情况控制；缝深可同混凝土的厚度或厚度的一半。
4．施工中的注意事项
4.1彻底清理基层的桔结物灰尘和油污,并认真进行清洗湿润。在已处理洁净的基层上均匀涂刷一层掺801胶的水泥浆,以增加面层与基层的粘结力。
4.2控制混凝土坍落度及砂的比例。现场搅拌混凝土的坍落度控制在5cm。商品混凝土的坍落度控制在8-10cm。
4.3混凝土浇筑速度不宜过快,应振捣多遍,使面层与基层充分结合。
4.4避免泌水过多的措施:水灰比应尽可能小;采用真空吸水及橡胶去除多余泌水。
4.5施工耐磨地面时,第一次撤耐磨材料,最后一次教耐磨材料以及镘刀紧光的时机一定要掌握好。所以施工过程中的现场时间安排很重要。
4.6完成面应喷涂养护剂,但不能浇水养生,完成后一定要做好产品保护工程。厂房耐磨混凝土地面,经全数检无一处裂纹、脱皮、面和起砂等现象。因此只要材料选用得当,使用合格的施工机械,严格按施工工艺流程和操作要点进行施工,就可保证整体耐磨混凝土地面的施工质量。
高分子材料的耐磨性篇6
关键词：工程车辆；发动机；维修
中图分类号：tK402文献标识码：a文章编号：1674-7712（2012）16-0151-01
一、材料表面强化技术的组成
材料表面强化技术是通过各种表面涂层技术与表面改性技术提高维修质量的工程方法。利用各种物理、化学或电化学、机械或电子的工艺过程，以满足零件表面的技术要求。针对各种零件表面的失效形式特征和机理，综合或复合应用各种材料表面强化技术进行维修与防护，广泛应用于制造行业和维修行业机械设备的防腐、耐磨、装饰或赋予零件表面特殊性能。材料表面强化技术种类较多，但常见的主要有以下三种，表面沉积强化技术、改变表面成分强化技术和改变表面组织强化技术。
（一）表面沉积强化技术
表面沉积强化是在零件表面加入或沉积与基体成分不同的材料，以获得强度高、耐磨性与抗蚀性好的表面层，主要包括表面薄膜强化和表面冶金强化。
1.表面薄膜强化
应用物理的或化学的方法，在金属表面涂覆于基体材料性能不同的强化膜层，称为表面薄膜强化。它包括电镀、化学镀（镀铬、镀镍、镀铜、镀银等）以及复合镀、刷镀或转化处理等，也包括近年来发展较快的高新技术：如CVD、pVD、p-CVD等气相沉积薄膜强化方法和离子注入表面强化技术（也称原子冶金技术）等等。它们共同的特点是均能在工作表面形成特定性能的薄膜，以强化表面的耐磨性、耐疲劳、耐腐蚀和自等性能。
2.表面冶金强化
利用工件表面层金属的重新融化和凝固，以得到预期的成分或组织的表面强化处理技术称为表面冶金强化。包括表面自溶性合金或复合粉末涂层、表面融化结晶或非晶态处理、表面合金化等方法。特点是采用高能量密度的快速加热，将金属表面层或涂覆于金属表面的合金化材料熔化，随后靠自己冷却进行凝固以得到特殊结构或特定性能的强化层。这种特殊的结构或许是细化的晶体组织，也或许是过饱和相、亚稳相、甚至是非晶体组织，这取决于表面冶金的工艺参数和方法。
（二）化学热处理强化
利用某种元素的固态扩散渗入，来改变金属表面层的化学成分，以实现表面强化的方法称为化学热处理强化，也称之为扩散热处理。包括渗硼、渗金属、渗碳及碳氮共渗、渗氮及氮碳共渗、渗硫及硫氮碳共渗、渗铬、渗铝及铬铝硅共渗、石墨化渗层等等，种类繁多、特点各异。渗入元素或溶入基体金属形成固溶体，或与其他金属元素结合形成化合物。总之渗入元素即能改变表面层的化学成分，又可以得到不同的相结构。
（三）改变表面组织强化技术
对于表面组织改变强化的零件，所有因处理而引起的变化均在基体内，属于显微组织的变化。表面形变强化和表面热处理强化是表面组织改变强化的两种形式。
表面形变强化一般是利用机械方法使金属表面层发生塑性变形，从而形成高硬度、高强度的硬化层的强化方式。例如，喷丸处理生成的硬化层中的位错密度可达10的12次方/立方厘米，亚晶可碎化至0.02μm。表面层的密度越高、亚晶越细，则其强度、硬度越高。
表面热处理强化是利用固态相变，通过快速加热的办法，对工件表面进行淬火，所以也称表面粹火，火焰、激光、等离子淬火等，利用表面激光强化方法强化发动机关键零件的研究及应用已经较为广泛。
为了提高零件的耐磨性，可以从多种表面处理工艺中选用一种对零件表面进行强化，也可以选用一种以上进行复合处理，但必须遵循的原则就是效果好、成本低，即选用性价比高的强化工艺。
对于发动机气缸表面的强化所进行的材料表面强化技术的选用，要根据具体工作环境，采用适宜的材料表面强化技术，制定合理的修复方案。
二、材料表面强化技术在工程车辆发动机维修中的应用
车辆发动机汽缸的磨损程度，直接影响工程车辆的使用，是决定发动机是否需要进行大修的一个重要标志，所以本文选择工程车辆发动机汽缸内壁的修复和强化作为研究和探讨的重点。综合各种情况，我们需要了解和掌握镀铁、化学镀镍等工艺对发动机汽缸耐磨性强化的试验。
（一）材料的选用
以发动机普遍采用的高磷铸铁材料作为对比材质，其它试件基材选用20钢，分别采用无刻蚀交直流低温镀铁工艺、化学镀镍工艺制备镀铁和化学镀镍试件。根据发动机汽缸的磨损规律，试验参数范围选定在做功行程时，汽缸内上止点下1-8mm内的负荷工况。
为了模拟实际活塞环材质，磨轮选用45钢，外圆面镀铬，保证与镀铬活塞环材质相近，以提高耐磨性强化试验的实用性。
（二）修复工艺
工程车辆发动机汽缸修复，根据不同表面强化处理方法，对处理后的汽缸进行加工，并进行必要的后处理。
镀铁试件采用低温镀铁工艺施镀，镀层达到0.8mm后按工件尺寸加工。化学镀镍试件选用氮化镍为主盐，试件经除油、水洗后施镀，镀后需进行热处理，以提高镀层的硬度和耐磨性以及与基材的结合强度。
（三）效果测试与工艺分析
在试验过程中，磨轮的轴是固定的，根据压力范围，通过平台对试件进行加力。对每个压力水平下试验的试件经清洗、烘干后，进行多次测量，得到不同材料磨损失重结果。选用每种材质试验中的重复试验数据，经平均处理后，得到各材质的相对耐磨性系数（标样取高磷铸铁材质）。通过分析可知，高磷铸铁和镀铁在低负荷时的耐磨性基本一致，化学镀镍的耐磨性较高。在中高负荷工况下，化学镀镍的耐磨性较高。在中高负荷工况下，化学镀镍的耐磨性明显高于另外两种材质，说明其适合于较大功率的发动机汽缸工作表面材料的强化。在试验过程中，由于很薄的化学镀镍层即可满足试验，工艺成本较低。在实际应用中，可用于磨损量较小的大功率汽缸修复或修复后汽缸的表面强化。
高分子材料的耐磨性篇7
关键词:流化床锅炉；磨损；防磨
中图分类号：tK229文献标识码：a
循环流化床锅炉与其它类型锅炉相比，其炉内物料浓度要高出几十倍到上百倍，尾部烟道的烟气流速达8～16m/s，锅炉的磨损要比其它类型锅炉严重得多，因此，循环流化床锅炉的磨损问题，一直是困扰流化床锅炉经济运行和进一步发展的关键问题。
一.主要部位的防磨机构设计
1.燃烧室的防磨设计
(1)燃烧室下部密相区物料浓度高，混合及湍流流动强烈，导致该区域磨损严重，所以在下部密相区衬有一定厚度的耐磨耐火浇注料。
(2)附壁式水冷壁布置于燃烧室内，其下部处在气固两相流的流场中，易于磨损，特别是在管子穿墙处，由于流场发生变化，使得磨损更加厉害。这些区域敷设有耐磨耐火浇注料
2.回料装置内部的防磨设计
(1)在钢壳形状简单，易于安放保温砖的部位，采用耐磨砖衬里加保温砖的形式，使保温砖之间的灰浆缝为2mm，并留有膨胀缝以解决膨胀问题。在适当高度设有高温热强钢制托架把耐磨砖的重量分层传递到钢壳上。
(2)在钢壳形状较复杂及其它不适合安放保温砖的部位，采用耐磨砖加保温浇注料的形式。耐磨砖之间的灰浆缝同样为2mm，适当间隔留有膨胀缝，每间隔一定高度设有砖托分层卸载。
(3)在耐磨衬里表面复杂部位及设备顶面，采用耐磨浇注料加保温浇注料的形式。将“Y”形抓钩按一定规律布置用以固定防磨衬里，并在抓钩上涂有厚度为1mm的沥青以解决金属抓钩与耐磨浇注料之间的膨胀差异，耐磨浇注料按2%的比例加入不锈钢纤维，耐磨衬里适当留有膨胀缝。
3.分离器的防磨设计
分离器的防磨措施的关键是要防止分离器中耐磨材料的脱落。分离器内的耐磨耐火材料脱落将直接影响分离器效率，扰乱物料循环的正常平衡状态，导致锅炉负荷不稳定。更为严重的情况是，脱落的耐磨耐火材料碎块进入返料装置中，破坏返料器的流化状态直至不能正常回料，造成被迫停炉［3］。根据分离器内部表面的状况的不同，同样采用耐磨砖衬里加保温砖、耐磨砖加保温浇注料及耐磨浇注料加保温浇注料这几种防磨形式，且本锅炉分离器的耐磨砖有用于拉钩固定的凹槽，用焊在钢壳上的拉钩进行加固，以防止其脱落。
二、磨损状况分类、机理及磨损部位
1.循环流化床锅炉磨损状况分类通常可分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和微动磨损等，在循环流化床锅炉中，受热面和耐火材料的磨损主要表现为冲蚀磨损。受热面主要包括炉膛水冷壁、炉内受热面(包括屏式翼形管、屏式过热器和水平过热器管屏)、尾部对流烟道受热面、外置式换热器等。
2.循环流化床锅炉磨损机理循环流化床锅炉耐火材料破坏的主要原因和机理，一方面是由于温度循环波动和热冲击以及机械应力造成耐火材料产生裂缝和剥落；另一方面是由于固体物料对耐火材料的冲刷而造成耐火材料的破坏。
3.循环流化床锅炉主要金属磨损部位，炉膛水冷壁磨损主要发生在水冷壁与耐火材料交接处，由于循环流化床锅炉为了增加蒸发受热面，炉膛稀相区的水冷壁不再敷设耐火材料，仅在炉膛下部密相区的水冷壁管上敷设耐火材料，因而在耐火材料与水冷壁的交界处气、固两相的正常流动发生变化，导致此区域的水冷壁磨损。
观火孔炉膛开孔处弯管下部区域也易出现磨损。因为气流在此处形成冲刷，导致磨损严重。
翼形管、屏式过热器、水平过热器管屏等磨损机理与炉膛水冷壁处相似。主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性。
尾部对流烟道处磨损，主要原因是分离器运行效率达不到设计值或安装失误，致使较多的飞灰颗粒进入对流受热面，烟气飞灰浓度太高而使其磨损加剧。
循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽磨损，其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近，原因主要是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽而导致的。
循环流化床锅炉主要金属磨损部位非金属耐火材料的磨损
的位置有水冷壁布风板；燃烧室下部四周水冷壁表面；燃烧室内布置的水冷屏、过热器屏等下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面；燃烧室出口周围及出烟口流道内表面；分离器整个内表面；料腿及回料装置内表面；分离器出口烟道内表面；尾部对流烟道入口内表面。
三、影响磨损的主要因素
1.燃料特性：循环流化床锅炉可以燃烧优、劣质煤、煤矸石、木材及固体垃圾等，不同种类的燃料与受热面、耐火材料的磨损相关。
2.床料特性：床料粒径较小，受热面所受的冲蚀磨损较少；粒径达到临界值0.1mm后，磨损量几乎不变，这是由于冲刷管壁的总颗粒数下降，磨损量变化不大。但带棱角的床料颗粒较球形颗粒对锅炉的磨损影响较大。床料颗粒在炉内停留一段时间后，其表面会形成一膜层，其硬度会高于新添的床料。含硅和铝成分较高的床料要比含钙和硫较高的床料对受热面的磨损性更强，因后者可使受热表面产生较厚的保护层从而降低磨损。
3.温度特性：床温升高，烟气和受热面的温度也随之升高，温度的变化势必影响到受热面管壁的温度。加剧受热面的腐蚀和疲劳磨损。
4.速度特性：烟气速度的提高，会加速灰粒对炉膛的撞击频率，从而导致冲蚀磨损的迅速增加。
5.管束排列特性：管束有顺列和错列两种布置方式，以密相床层中的横埋管束为例，管束将整个床层分割成若干区域，乳化相穿过管束的空隙流动时，形成沟流。按顺列方式布置，流动截面宽，沟流速度低，磨损程度低于错列布置方式，另外顺列管束对气泡生长和限制固体颗粒流动的影响相对要小，故横埋管束采用顺列结构。在布置管束时，底排管距风帽小孔的距离和管件的安装倾角对磨损有直接影响，距离增大，管束底部无埋管区的气泡自由上升的行程变大，在上升过程中会伴随着趋于床层中心的横向运行，会加速底排管的磨损。管件的安装角度往往会形成气泡在床层中的短路效应，安装倾角越大，短路效应越明显，气泡沿管件造成的磨损也越明显。
四、防磨措施
1．承压管的选用，碳钢和合金钢的主要用途是制作承压管。选择是一定要注意钢材的型号，防磨盖板是锅炉传统防磨措施之一，主要用于尾部烟道对流受热面，防磨材料根据防磨位置烟气温度选取，一般采用1Cr18ni9ti和20G钢两种材料，板厚为2mm。
2.耐火材料的选用：考虑锅炉系统特点和整体性能和敷设点的工作环境。内循环涡流型湍流床的内衬，要求耐磨、耐高温和抗冲刷；高中温外循环分离器入口段内衬，要耐磨、耐高温；点火燃烧室烟道，要抗热、耐冲击:悬浮室要求抗热冲击、耐磨、热惰性小。耐火材料的选择还需考虑内衬部位的特点结构和经济性。因此通常采用几种不同的材料进行分部位敷设。
高分子材料的耐磨性篇8
关键词：taBeR耐磨试验机；陶瓷砖；石材；磨损
1引言
运动产生摩擦，机械设备的相对运动部件之间都存在摩擦。由摩擦造成的非正常磨损，在影响人们生产活动的同时也造成了社会财富的巨大浪费，因此对耐磨损机理、材料的耐磨性进行研究至关重要，耐磨损试验机是研究的关键设备。
通常认为，一次能源大约1/3是消耗于摩擦损失，约有70%的设备损坏是由各种形式的磨损而引起的。磨擦学是交叉学科，融基础知识和应用技术于一体，是包括大家都熟悉的摩擦、磨损、在内的一个宽广的科技领域。它在工程上的应用包括：建筑、装备和产品的摩擦学设计，全生命周期中摩擦消耗和磨损控制，以及技术措施的实施与新型材料的研发。摩擦学具有重要的经济价值，在建筑、装备和产品的设计中，重视和应用摩擦学前沿科技知识，积极进行摩擦学设计，可以提高建筑、装备和产品的性能、可靠性，降低运行费用，从而提高建筑、装备和产品在市场上的竞争力。
利用摩擦磨损试验机进行摩擦学相关试验是最简单便捷的测试材料摩擦性能的方法。与实际使用试验相比，试验机测试周期短、成本低，并且可以单独控制一些参数进行单项测试，灵活性也很好，所以在摩擦学研究领域，摩擦磨损试验机械被广泛应用于机械设计、材料科学等领域进行材料磨损摩擦性能试验，用来评定材料的耐磨性，此外，也可用于测定摩擦功率及材料摩擦系数等。摩擦磨损试验机能够简单明了地演示摩擦磨损机理，对于摩擦磨损的教学有很好的促进作用。因此，摩擦磨损试验机也广泛应用于摩擦学的教学试验使用。
2taBeR耐磨试验机的使用及标准解读
2.1taBeR耐磨试验机的使用
耐磨试验机的种类很多，对其分类的方式也不相同。本文对taBeR耐磨试验机的结构及原理加以介绍，以期为研究人员进行耐磨损试验的设计和设备选型提供参考。
taBeR耐磨试验机是一类用于做磨耗测试的试验机，它适用于布、纸、涂料、合板、皮革、地砖、玻璃、天然塑胶等。测试方法为，回转试料顶着一对磨耗轮，并加以规定的负荷，试料旋转时带动磨耗轮，磨耗试料，磨耗损失重量为试验前后试料的重量差。供选择的砂轮型号为：H18、H22、CS17、S32、S33。它的应用广泛，包括：旅行箱、地毯、纸板、衣物、玻璃、塑料涂层、瓷砖、金属镀层、油漆、清漆、装饰薄片、高压薄片、塑料、纺织品、弹性地板垫、交通漆、阳极氧化层、毛毯、电子部件、装饰板、蜡、标签、皮套、牙科材料、汽车内装饰物、树脂、家具等。
2.1.1taBeR耐磨试验机的组成
taBeR耐磨试验机由三部分组成：
（1）砂轮压力臂
双臂内侧安装磨轮，双臂外侧安装的是砝码，如图1所示，这样的结构方式能适应此方法下的任何砝码和砂轮的更换。本论文所阐述的aStmC1353-2009使用的是H-22砂轮和1000g的砝码。
（2）旋转平台
旋转平台，是用于放置及固定样品的平台，中间有一直径为9mm的丝杆，钻好孔的样品穿过丝杆放置在旋转平台上，用一螺母固定拧进丝杆，固定样品如图2所示。旋转平台能根据设备设置的转动速度转动。
（3）控制平台及吸尘器
控制平台主要控制设备旋转平台的转数和转速。吸尘器将样品磨掉的粉末吸入粉尘收集罐子中。
2.1.2taBeR耐磨试验机的基本操作步骤
将制备好的样品安装在旋转平台上，固定。在砂轮压力臂内侧安装砂轮，在外侧安装所要求的砝码，并将其从竖直方向垂直倒下，让砂轮与样品接触。开机设置平台旋转的次数和旋转的速度。启动旋转，并开启吸尘器。转动次数计数完毕后，抬起砂轮压力臂，并取下样品，用毛刷刷干净样品表面粉尘，试验完成，然后可再次安装下一个样品。
2.2标准aStmC1353-2009意义及操作方法
标准aStmC1353-2009测试方法提供了一种方法来量化尺寸石材的耐磨性，可用于对比材料性能等级。在试验室的taBeR耐磨试验机上测量石材尺寸的耐磨损性能，可考虑的影响因素包括试验条件、样品与磨料之间的压力、样品的安装或拉伸、还有样品种类或材料的数量。样品在测试过程中受到双头磨轮的摩擦，根据磨料的不同类型和样品，磨轮表面也会因为测试样品或其他材料而发生变化。
3试验步骤
3.1样品制备及预处理
选择样品，将样品切成100mm×100mm大小的正方形，清洗样品表面，在样品中心位置进行钻孔，钻出一个直径10mm的通孔，放入60±2℃的烘箱烘干48h。
取出样品，放于温度22±3℃、湿度45～55%的环境内降温至常温，将凉置好的样品进行编号并初次称量，单位为g，精确到小数点后两位。取出样品测量其体积比重。
将H-22磨轮安装在耐磨机上，安装前需用精确度0.1及以上的卡尺对磨轮进行测量，避免磨轮经过多次试验后磨轮磨损过大，影响试验结果，本标准要求磨轮直径不得低于41.3mm，否则需更换磨轮。
3.2试验过程
把制备好的样品安装上耐磨机的转盘上，设定转速72r/min，转数1000，放下磨轮开始研磨。
磨后取下样品，用毛刷刷净样品表面粉尘，用单位为g精确度小数点后两位的天平进行二次称重。将称量出来的两次重量和体积比重，带入公式计算样品耐磨指数。
4测试结果与分析
石材作为一种高档建筑装饰材料广泛应用于室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设。目前市场上常见的石材主要分为天然石和人造石。使用三种类型的样品进行试验，测试它们的耐磨属性。测试结果见表1，表2。
其中iw=耐磨性指数，w0=样品初始重量，w1=1000转后的样品重量，ρ=体积比重，n=在测试中实际运行的转数。
由表1和图3数据可以看出，在石材中，1，2号天然石材比3号人造石材的磨损质量明显要少，这说明1，2号天然石材耐磨性要比3号人造石材耐磨性好。在磨损质量接近的1，2号天然石材中，由公式可知，同等磨损质量下，体积密度高的1号天然石材比2号天然石材耐磨指数高。在釉面地砖中，4，5，6号釉面砖的体积密度都较为接近，我们忽略其体积密度差异对耐磨指数的影响，三种不同颜色的釉面砖，磨损质量分别为0.23、0.23、0.22，计算出耐磨系数iw为379、375、394，磨损质量非常接近，耐磨系数也相差不大。
选用GB/t3810.7-2006《有釉砖表面耐磨性的测定》方法对上述几种砖进行试验；由此可知4号样品试验结果为1500r，级别为3级；5号样品为2100r，级别为4级；6号样品试验结果为750r，级别为3级；4、5、6号样品从转数和等级上都有区别（相关标准见表2），因GB/t3810.7-2006《有釉砖表面耐磨性的测定》的试验方法需人工进行观察，人工观察除了主观因素，还受瓷砖颜色影响，表面与底坯越接近，越难观察出磨后的磨损效果。aStmC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》主要以磨耗判断样品4、5、6的磨损量和耐磨指数，结果都非常接近，从而使结果更为客观。但是必须注意一个问题，釉面砖是以底坯和釉层组合而成，理论上釉层和底坯的硬度有区别，如果釉面砖吸水率低于0.5%，底坯的硬度与釉面硬度会较为接近，但如果使用高吸水率的瓷片进行试验，表面釉层磨穿后磨到底坯，则试验结果数据就会大大出现偏离。所以在使用磨耗对不同吸水率系数的釉面砖判断其耐磨性试验中，应注意磨轮重量及旋转数量，保证其不会磨穿釉面，对试验结果造成影响。
从抛光砖7、8、9、10号的试验结果，可以看出，它们体积密度接近，10号条纹砖的磨损质量最小，其耐磨性较好，其余几种抛光砖耐磨系数接近。我们再和GB/t3810.6-2006《无釉砖耐磨深度的测定》进行比较，样品7、8、9、10干压砖，耐磨深度介乎于133mm3～136mm3，4个样品区别不大。样品11挤压砖，耐磨深度为188mm3。
GB/t3810.6-2006《无釉砖耐磨深度的测定》是以磨轮磨损后的磨坑弦长为依据进行判断，虽在测量弦长的时候会引入主观因素，但与釉面砖耐磨深度相比，影响较小。通过上表和耐磨深度进行比较，发现7、8、9、10的耐磨系数和耐磨深度差别不大，属于同一水平。样品11挤压砖的耐磨深度大，耐磨性差，耐磨指数较低。
5结语
从上述试验中得知，市场上各类样品符合标准aStmC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》及taBeR耐磨试验机下的耐磨系数，并且标准aStmC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》有其独到性，将其与国内标准GB/t3810.7-2006《有釉砖表面耐磨性的测定》联合使用，能更为客观地通过数据反映样品的釉面砖耐磨性，将其与国内标准GB/t3810.6-2006《无釉砖耐磨深度的测定》联合使用，能清晰地得出不同样品的相关关系。笔者认为，使用aStmC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》的方法能更好地对砖的耐磨性进行测试。
参考文献
[1]aStmC1353-2009abrasionResistanceofDimensionStoneSubjectedtoFoottrafficUsingaRotaryplatform，Double-Headabraser[S].
[2]GB3810.7-2006有釉砖表面耐磨性的测定[S].
高分子材料的耐磨性篇9
磨损是工业领域中造成材料和能源损失的重要原因。据统计，由磨损造成的损失约占能源消耗的1/3～1/2，材料报废的80%[1]。我国电力、冶金、煤炭、化工等行业磨损件的消耗量相当大，而其中火力发电行业是一磨损消耗大户。火力发电中磨损件主要发生在与燃煤相关的系统中，如：破碎机、制粉机、煤粉输送管、煤灰输送管、喷燃器、风机等。提高易磨损件的使用寿命，具有很高的经济效益和社会效益。
对因磨损而导致失效的零件研究表明，这些失效多数发生在表面。采用表面工程技术提高合金材料表面的耐磨性能，对材料的性能提升和广泛应用具有重要意义。采用堆焊技术修复和强化零部件表面耐磨性能已得到大规模应用，开发制备出具有更高性价比的耐磨材料是科研工作者面临的巨大挑战。目前，采用表面工程技术能够修复并恢复零部件使用性能的比例占报废零部件的10%以上，每年消耗各类耐磨堆焊材料可达1万t以上[2]。
由此可见，耐磨堆焊技术的市场潜力是十分巨大的，在不断研发的耐磨堆焊材料中，其都有各自的耐磨条件。近年来，有研究表明，含超细硬质相的耐磨合金专业论文具有良好匹配的硬度和韧性，能够获得高的耐磨性。
2铁基耐磨堆焊合金及发展现状
铁基堆焊合金由于其性能变化范围广，韧性和抗磨性匹配良好，能满足许多不同工况要求，且价格低而被广泛应用，同时铁基耐磨堆焊合金技术成熟，合金体系可以分为Fe-Cr-C系、Fe-B-C系、Fe-Cr-B系和铁基碳化钨系堆焊材料。堆焊合金本身硬质相的尺寸、形态、分布及其类型决定了其耐磨性，同时韧性不仅和其数量、基体组织性质、形态及分布等有关，同时也和硬质相的尺寸、形态、分布及类型有关。
Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金的硬质相主要是（Fe，Cr）7C3，呈六方形。学者们[3-4]认为，当Cr<10%时，耐磨相为m3C，硬度不稳定而且很低，当Cr>10%时才能形成形态明显硬度很高的m7C3。
文献系统地研究了Cr、C不同含量堆焊合金材料的微观组织结构以及耐磨性能，研究表明Fe-Cr-C系合金的耐磨性受硬质相m7C3的分布、大小、形态及种类与基体的匹配关系影响，合金耐磨性和初生碳化物面积分数有着简单的线性关系。通过调整冷却速率以及铬碳元素含量比例等条件，可以控制初生碳化物生长的方向，能够使其生长方向与耐磨层表面垂直，因此合金的耐磨性能可以得以提升。
Fe-B-C系耐磨堆焊合金的硬质相主要为硼化物，包括：Fe2B、Fe23（C，B）6、FeB、Fe3（B，C）。目前国内外科研人员在对堆焊耐磨合金研究后发现，FeB（HV1800～2000）和Fe2B（HV1400～1800）的微观硬度不仅高于Fe3C（HV800～900），而且高于堆焊耐磨合金中常形成的铬的碳化物Cr7C3（HV1300～1800），用硼化物代替碳化物Cr7C3作为耐磨合金的耐磨硬质相，可明显提高耐磨合金材料的耐磨性能，还可减少钼、钒、钛、铬、钨等合金元素的加入量，降低成本，提高性价比。增加堆焊合金材料中的硼含量，会导致堆焊合金微观组织发生变化，微观组织中出现了Fe2B、Fe23（C，B）6和Fe3（C，B）等碳、硼化合物耐磨硬质相，随着硬质相数量的增加，堆焊合金材料的耐磨性能大大提高，另外，试验表明合金材料中含有的共晶组织越多，合金的抗冲击韧性越好。JiHuikim通过研究发现，B不仅能够有效提高堆焊合金的耐磨性，而且mn和B能够细化晶粒尺寸，促进应力诱导马氏体相变，可以提高铁基耐磨合金的耐空蚀性。
Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金耐磨骨架为高硬度的m2B共晶硼化物，m2B硬度高，合金耐磨性优异，但韧性不足。GuoChangqing等人研究发现Fe-Cr-B合金的微观组织由树枝晶和在其间分布着的共晶体构成，其主要耐磨硬质相有的在晶粒的中心位置分布着的呈细片状的硼化物和少量呈棒状的碳硼化物，呈网状不规则片状分布的m2B以及夹在这类硼化物之间呈片状的富钼硼化物。
另外，在铁基堆焊合金中加入钒、钼和铬等元素，有助于增加硼在铁基堆焊合金中的固溶度，改善铁基堆焊合金的性能。
3硬质相对铁基堆焊合金耐磨性的影响
当材料和磨料相互作用时，对材料耐磨性或磨损过程影响最大的因素主要有材料的组织和由组织所决定的性能，以及磨损的工作条件，环境因素。
就其堆焊合金本身而言，影响其耐磨性的因素有合金的硬度，韧性、显微组织等因素。显微组织的影响，主要表现在硬质相的形态、分布、数量、大小、基体的性质、以及基体与硬质相的匹配等。
潘春旭等人通过与实际工况磨损状态和堆焊层硬度测试数据对比分析发现：高铬铸铁耐磨堆焊层的显微组织，如硬质相的形态、尺寸和分布、基体相的性质等是决定其耐磨性的主要因素，而不是一般认为的硬度因素。
3.1硬质相种类对合金性能的影响
硬质相对堆焊合金的耐磨性有重要的影响。硬质相的种类不同，则硬质相的硬度就不同，对材料的耐磨性有不同的影响，如wC的硬度很高，wC作为主硬质相的堆焊合金往往硬度很高，有助于提高合金抗磨料压入表面的能力，具有优良的耐磨性。
m7C3碳化物（约1200HV）和VC（约1600HV）的硬度高于磨粒（1000～1100HV）的硬度，因而能够有效地阻止磨粒磨损，显著提高合金耐磨性。
合金中形成不同的硬质相对合金起到强化作用，提高合金的强度和韧性，硬质相弥散的分布在基体中，能有效的保护基体受磨损。
3.2硬质相尺寸与分布对合金性能的影响
硬质相的大小和分布对合金耐磨性也有重要的影响，硬质相作为合金的骨架，均匀的分布有助于提高合金的耐磨性能，另外，硬质相聚集生长的区域容易产生应力集中，提高了硬质相在磨损过程中的剥落趋势。
FeCtiCr系堆焊合金微观组织及耐磨性能研究中，ti元素含量增加到7.5%时，tiC化合物有聚集生长趋势，在磨料磨损工况中服役时，碳化钛的聚集生长会导致碳化钛脱落，导致磨损性能下降。
通常情况下，硬质相颗粒越细，合金的耐磨性越好。少数情况下，当硬质相硬度高于磨料时，随着硬质相颗粒尺寸增加，合金的耐磨性得到提高。
研究发现随着硬质相的颗粒尺寸增加，硬质相与基体之间产生显微裂纹的趋势增加，随着磨损时间的延长，裂纹不断扩大，当裂纹尺寸达到一定的临界值时，碳化物将从基体中脱落，导致堆焊合金材料的耐磨性能降低。潘春旭等人[16]研究认为如果硬质相颗粒尺寸细小或呈细杆状均匀分布，则需要在界面处形成较大的应力才能促使裂纹形成，硬质相颗粒也不容易脱落。相反，如果硬质相颗粒颗粒较大且呈长条形叶片状，周围就容易产生应力集中，硬质相颗粒容易脱落，从而导致合金耐磨性能下降。
文献中提到，当合金微观组织中存在韧性的树枝晶，并且细小的碳化物和硼化物硬质相均匀分布在树枝晶中，这类合金具有很高的韧性，有的高达73.3mpam1/2，同时这种微观组织结构有利于提高合金的耐磨性能。
3.3硬质相与基体匹配性对合金性能的影响
硬质相和基体的匹配性对耐磨性能有重要影响，如马氏体具有良好的固定碳化物的作用，但对于严重的磨料磨损工况，稳定奥氏体基体显得更为重要。在冲击的磨料磨损的工况条件下，马氏体基体脆性显得偏高，固定碳化物的能力不够，在磨损过程中碳化物容易发生脆断和剥落，导致耐磨性能变差。大量的硬质相构成了抗磨损的骨架，基体在提高抗裂纹形成和扩展能力的同时，对硬质相还具有良好的固定作用[21]，因此，硬质相和基体的匹配性能有效地阻止磨料的切入，从而提高的合金材料的耐磨性能。
4含超细硬质相堆焊合金的研究现状
由于硬质相的大小、形态和分布对合金耐磨性有重要的影响。随着堆焊合金的不断发展，科研工作者们试图通过改变硬质相来改善合金组织与性能，优化合金成分，得到硬质相和基体的良好匹配，从而获得优良的综合性能。
田大标等人对铌在高铬铸铁堆焊合金中的存在状态进行了研究，发现球形的碳化铌与金属基体具有良好的匹配性能，能够提高合金材料的韧性。菱形的碳化铌存在两个锐角，其对基体的割裂作用要大于六方形的碳化铬，这种微观结构的碳化铌将降低合金材料的韧性。王宝森等人研究认为共晶碳化物呈网状或长条状形状存在于晶界时，会大幅度降低堆焊合金的韧性及抗裂性，所以要改善堆焊合金的韧性和抗裂性，必须改善堆焊合金中共晶碳化物的分布，使其以细小的颗粒状均匀分布于晶内和晶界处，既可提高堆焊合金的硬度和耐磨性，又可提高堆焊合金的韧性和抗裂性。
细化碳化物有变质和孕育处理、快速冷却、合金化、热速处理、悬浮铸造等方法。对于堆焊合金，合金化、变质和快速冷却较为常用。通过加快冷却速度，增大过冷度，使碳化物来不及长大从而得到细化。潘春旭研究的高铬铸铁堆焊合金材料中，通过控制堆焊工艺，控制硬质相m7C3碳化物的过度长大，得到细小且分布均匀的硬质相，这能提高堆焊合金的耐磨性。田琴等人研究发现过流冷却体可以改变高铬铸铁熔体的成分场和温度场，且熔体与过流冷却体间、合金熔体间存在剪切应力，能够使奥氏体组织和m7C3碳化物细化。胡亮亮等人通过改变不同的冷却速度，对比研究了CrC和VC的组织变化，降低冷却速率，Cr形成的网状结构减少，随着合金中含Cr量减少，较小的冷却速率使Cr元素主要固溶于基材中，合金硬度反而降低，而对于主要含VC的合金中，VC的大小和数量几乎没有变化，同样，LimingLu等人的研究认为Fe-Cr-C合金的显微组织与合金凝固速率有关，纤维状组织的间距和直径随凝固速率的增加而减小，合金的抗拉强度增加明显。
由于合金中添加特定的元素，能够使合金中形成细小的硬质相，而均匀分布的硬质相有助于提高合金的耐磨性能。ti和V变质剂加入到铁液中能形成（tiC、VC、tin）等高熔点硬质相，成为初生碳化物的形核质点，从而细化初生碳化物。吴晓俊等人研究发现ti在高铬铸铁中将形成细小的tiC相，这些tiC成为初生m7C3碳化物形核质点，起到加速形核的作用；ti富集在碳化物表面，阻碍合金中的Fe、Cr、C等碳化物形成元素的原子向碳化物晶体扩散，降低碳化物的生长速率，从而细化碳化物。
宗琳等人研究不同组织和碳化物对合金耐磨性的影响，发现合金中随着V元素含量的增加，VC的数量增加，且初生碳化物m7C3和VC硬质相颗粒更加细小。在堆焊合金熔池凝固过程中，碳化物的形成会释放凝固潜热，将过冷度降低，随着碳化物形成数量增加，释放的凝固潜热越多，过冷度降低的越快，碳化物的长大受到抑制，从而碳化物得到细化，随着碳化物细化，合金的磨损性能得到提高，当V的含量增加到一定值时，由于基体中形成大量的共晶组织消耗了碳元素，使碳化物数量减少，合金的耐磨性反而降低。堆焊合金含有细小的硬质相时，具有良好的综合性能。根据大量的研究结果可知，堆焊合金中均匀分布有纳米级硬质相时，合金具有良好的硬度和韧性。
5结语
堆焊合金耐磨性不仅取决于硬质相的数量，同时和硬质相的分布形态以及晶粒大小紧密有关，只有在熔覆层中含有一定数量硬质相、同时硬质相分布均匀及晶粒大小适中的前提下，才能得到最佳的耐磨性。科研工作者通过改变合金中硬质相的形态、尺寸和分布获得优良综合性能的堆焊合金具有重要意义。
参考文献：
高分子材料的耐磨性篇10
【关键词】循环流化床锅炉;磨损原因;预防措施
循环流化床锅炉与传统的煤粉炉不同，床料在炉膛内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位会产生一定的磨损。磨损严重时不仅影响锅炉的安全运行。因此调查分析循环流化床锅炉的磨损原因，并针对磨损现状采取必要的措施，对安全生产、提高机组运行效率、发挥循环流化床锅炉的优点等都有重要的现实意义。笔者主要对磨损现状、机理、影响磨损的因素及主要防磨措施加以论述。
一、循环流化床锅炉的磨损与原因分析
在循环流化床锅炉中，受热面、金属部件和耐火材料的磨损主要表现为冲蚀磨损。冲蚀磨损是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。冲蚀磨损包括冲刷磨损和撞击磨损，冲刷磨损，颗粒与固体表面的冲击角较小，接行；而撞击磨损颗粒相对于固体表面的冲击角较大，接近于垂直。
运行的理论和经验使我们知道，当物料流动方向与受热面管束表面方向一致且管束表面比较光滑时，磨损速率小且比较稳定；相反管束比较粗糙时，磨损速率就大。物料流动方向与管束表面夹角增大，磨损速率也相应增加。当物料密度大、粒度大、硬度大时，磨损速率也大。管束表面处于高温下，其硬度较大，耐磨性较好磨损速率也小。
二、影响磨损的主要因素分析
影响循环流化床锅炉受热面磨损的因素很多，主要有燃料特性、床料特性、物料循环方式、运行参数、受热面结构与布置方式等。
1、燃料特性的影响
众所周知，循环流化床锅炉优点之一是燃料适应性广，因此不同燃料特性与受热面、耐火材料的磨损密切相关。
2、床料特性的影响
（1）床料粒径的影响
床料粒径、浓度与磨损能力有密切关系，也直接关系到受热面磨损状况，当床料直径很小时，受热面所受的冲蚀磨损很小。
（2）颗粒形状的影响
通常认为，带有棱角的颗粒比近似球形的颗粒更带有磨损性，所以随着颗粒球形度增加磨损量减小。
（3）床料的硬度的影响
对于循环流化床锅炉，必须注意的是床料在炉内停留一段时间后其表面会生成一层膜，其硬度要比新鲜床料硬度高得多，因此在循环流化床锅炉中，受热面的磨损将主要取决于床料表面膜层的硬度。还有就是床料成分不同硬度不同，所带来的磨损也就不同。
3、运行参数的影响
运行参数对循环流化床锅炉的磨损影响是最主要的影响因素。
（1）床温的影响
循环流化床锅炉运行床温直接影响着烟气的温度和受热面的温度。它们成正比，运行时床温升高，烟气和受热面温度也随之升高。
一般情况下，循环流化床锅炉的床温在850-950℃之间，即使超出床温上限，也没有达到灰的软化变形温度，所以温度变化不会影响到飞灰的硬度。也就可以说循环流化床锅炉床温的变化不会影响到飞灰的磨损性能。但温度变化会影响受热面温度管壁温度，管壁温度变化，很大程度上影响到金属材料的硬度。
（2）烟气速度的影响
实验证明冲蚀量和烟速成正比，关键在于灰粒具有动能，所以冲蚀磨损也就存在。
三、防磨的主要技术措施
1、选择合适的防磨材料
防磨材料主要指选择适合于流化床锅炉使用的防磨材料，例如金属和非金属材料、耐火内衬材料及金属表面进行喷涂处理的材料等，其中耐火内衬材料是最主要的防磨材料。
一般遵循以下通用的原则：既要成本低，又要满足锅炉以下的要求；其次对会产生严重后果、易出故障的部位则应当使用余量足够的材料。
2、对材料工作表面进行特殊处理
金属表面处理技术包括热喷涂、热处理、电镀等。
耐火内衬材料进行喷涂。
3、运行防磨
循环流化床锅炉燃料颗粒组分是影响其运行稳定的关键因素之一，对床层分布、燃烧效率、炉内温度、返料量、烟气粒子浓度等都有交互影响，进而对整个锅炉系统的各受热面及内衬材料的磨损产生影响。
如果运行颗粒组分中粗颗粒较多，燃烧室密相区燃烧份额过大，床温高易结焦，为了防止结焦，通常采用大风量运行，这样会引起烟气量、烟温的变化、飞灰浓度大、烟气流速增大，加速受热面的磨损。
因此，在运行中应首先控制好床料及煤粒的筛分比。调整好风量。降低烟气流速，降低烟气粒子浓度和粒子直径，以减少磨损。
参考文献
[1]赵宗峰.循环流化床锅炉运行技术[m].中国电力出版社，2007.6