【中文摘要】汽蚀是水力机械破坏的主要方式之一，近年来的研究表明，提高材料的硬度和韧性可大幅度提高材料的抗汽蚀性能，但传统材料难以同时满足这两个要求，国外在对纳米材料的研究中发现纳米材料的硬度和韧性可以同时提高，但对纳米结构涂层的抗汽蚀性能还未进行研究。本项目拟采用高速火焰喷涂工艺，制备出不同纳米结构的WC-Co金属陶瓷复合涂层，通过对涂层显微组织结构、机械性能及抗汽蚀性能的试验研究，分析涂层显微组织结构与其机械性能之间的关系，以及涂层在清水和含泥沙水流中的抗汽蚀性能及机理，并深入研究涂层中纳米结构的数量、尺寸、形态及分布对涂层抗汽蚀性能及机理的影响；为抗汽蚀纳米结构WC-Co喷涂材料制造、涂层结构及喷涂工艺优化设计提供理论依据；为高速火焰喷涂纳米结构WC-Co涂层应用于水力机械中水轮机及其它过流部件、显著提高它们的抗汽蚀性能奠定理论基础。
【结题摘要】以水力机械中汽蚀现象为主要研究对象，在深入分析水力机械零件汽蚀机理的基础上，设计及制备了纳米结构WC-12Co金属陶瓷热喷涂复合粉末。优化了纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层的超音速火焰(HVOF)喷涂工艺，研究了纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层的显微组织结构及机械性能，分析了涂层显微组织结构与其机械性能之间的关系。进行了纳米结构及多峰结构WC-12Co涂层抗汽蚀、抗固体干砂冲蚀及泥浆冲蚀、抗滑动磨损性能试验研究，探讨了涂层中纳米WC-12Co颗粒的数量及尺寸对涂层抗汽蚀、抗冲蚀磨损、抗滑动磨损性能及机理的影响。研究结果表明：采用超音速火焰（HVOF）喷涂工艺制备的纳米结构及多峰结构WC-12Co涂层致密、硬度及结合强度高，具有优良的抗汽蚀、抗滑动磨损及耐冲蚀磨损性能。这些研究成果为纳米结构及多峰结构WC-12Co喷涂材料的制造、涂层结构设计及喷涂工艺优化设计提供了理论依据，为超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备的纳米结构及多峰结构WC-12Co涂层应用于水力机械中水轮机及其它过流部件、锅炉轴流式引风机叶片及船舶机械密封零件，显著地提高它们的使用寿命奠定了理论基础。