韧性材料冲蚀磨损的机理研究

在自行设计的冲蚀磨损试验台上,用石英砂对典型的韧性材料(A3钢),在不同速度、不同冲击角度下进行了冲蚀磨损试验.研究了喷砂量、冲击角、冲击速度与磨损量的关系,并用扫描电镜和表面形貌仪观察、测量了冲蚀表面的形貌,讨论了韧性材料的冲蚀磨损机理.     

固液冲蚀材料表面冲击波纹的形成机理

为了寻求耐磨性能好的工程材料,应用自行设计的罐式固液冲蚀磨损装置研究了金属材料(结构钢40#)和工程陶瓷(S i3N4)的磨损及冲击波纹的发展过程。研究表明磨粒粒径大小和磨损时间对冲蚀波纹的形成有很大的影响;实验室中获得的40#钢的表面冲击波纹与工程磨损条件下的离心泵高铬灰口铸铁表面的冲击波纹的形态基本一致。即使在90°冲击角条件下塑性材料40#钢和脆性陶瓷的表面都可以观察到发展完全的冲击波纹形态。脆性陶瓷材料表面冲蚀波纹的波长和周期特征参量除了受到流体流动状况的控制外,材料自身机械性能和微观结构(晶粒形态和大小)的影响也很大。相同的冲蚀磨损条件下,脆性材料表面冲击波纹的波长和周期比塑性金属材料的都要小。     

含镍低铬铸铁腐蚀磨损性能研究

采用MCF-30型冲蚀磨损试验机对两种不同热处理后的低铬铸铁进行冲蚀磨损实验.用扫描电镜(SEM)和X衍射仪等对其组织以及冲蚀后的形貌进行观察分析.实验结果表明,残余奥氏体的存在严重影响了低铬铸铁的耐磨性能;在冲蚀磨损中,过低的冲击韧性导致其表面成块状脱落,耐磨性差.     

耐热钢高温抗冲蚀磨损性能试验

通过自行设计的气流喷砂式高温冲蚀磨损试验机对304和310s耐热钢进行了高温冲蚀磨损试验。对比了2种材料的抗冲蚀性能及其磨损机制。比较分析了温度、冲蚀角度和试样表面氧化膜等因素对冲蚀磨损率的影响规律。结果表明:310s钢的耐冲蚀磨损性能优于304钢,试样表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒对试样表面的冲蚀,磨粒对试样表面的微切削是2种材料冲蚀磨损质量损失的主要机制。     

NM400耐磨钢的冲蚀磨损与搅拌磨损特性研究

以NM400耐磨钢板为研究对象,实验模拟其在实际工况下的磨损方式,结合失重分析及磨损表面观察,研究试验材料在冲蚀磨损及搅拌磨损下的耐磨机理。结果表明,试验钢的组织主要为板条马氏体及分布在板条上的碳化物颗粒;在大角度冲蚀磨损中,NM400耐磨钢的磨损主要为塑性变形产生的冲蚀坑,且其在低冲击压力下表现出较好的耐磨性能;在搅拌磨损中,NM400耐磨钢的磨损主要是微切削产生的犁沟。     

关于冲蚀磨损问题

简要介绍了冲蚀磨损问题，综述了冲蚀磨损基本规律的研究概况，提出了改善冲蚀磨蚀的途径。     

碳化硅陶瓷冲蚀磨损行为与机理

采用了冲蚀试验和微观表面测试相结合的方法,对碳化硅陶瓷的冲蚀磨损行为与机理进行了系统的研究。结果表明:碳化硅陶瓷的冲蚀率随冲蚀角的增大而迅速增大,当接近90°时冲蚀率达到最大值。其冲蚀磨损机理表现为:在低角冲蚀时,以微裂纹和微切削的形式为主;高角冲蚀时,以裂纹扩展和脆性断裂为主。根据试验结果分析,碳化硅陶瓷的冲蚀磨损表现为明显的脆性冲蚀行为特征。     

氧化铝粒子的冲蚀速度对高锰钢磨损特性影响的研究

通过对高锰钢的磨损表面形貌、磨屑形貌和表面硬度的分析,研究了氧化铝粒子的冲蚀速度对高锰钢的磨损特性的影响．结果表明：在氧化铝粒子不同速度的冲蚀下,高锰钢仍具有典型延性材料的冲蚀磨损特性．高锰钢的磨损过程分为两个阶段：初始阶段和稳定阶段．同一速度下初始阶段的磨损率高于稳定阶段的磨损率．随氧化铝粒子冲蚀速度的提高,在高锰钢的冲蚀磨损过程中出现稳定阶段所对应的粒子质量逐渐减少,初始阶段和稳定阶段的磨损率都增加,表面硬化层的厚度和应变诱发马氏体的分数有所增加．     

水轮机过流部件材料的冲蚀磨损腐蚀及其交互作用

通过对含沙水域水电站水轮机过流部件的4种典型材料(55钢、20SiMn、1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中的电化学腐蚀及冲蚀磨损性能研究,区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量在材料失效过程中各自所占的比例,考查了试验材料的冲蚀磨损特性以及磨损与腐蚀间的交互作用,分析了失效机制,结果表明:材料的冲蚀磨损质量损失率随冲蚀速度和浆料含沙量的增加而增大;冲蚀角在0°～45°范围内变化时,冲蚀磨损质量损失率随冲蚀角增大而增大,当冲蚀角超过45°后,质量损失率随冲蚀角增大而减小;在多泥沙冲蚀磨损条件下,材料纯磨损的质量损失占总质量损失的62%～92%,是材料破坏的主要方式,腐蚀是次要的;磨损对腐蚀的促进作用随冲蚀强度的增大而加强,其对材料流失的作用不可忽视.     

电潜泵叶轮冲蚀磨损的数值模拟及验证

针对同井采注水中电潜泵叶轮出现的冲蚀磨损问题,采用RNG k − e湍流模型和离散相模型,实现对冲蚀磨损的数值模拟。通过对不同粒径和转速条件下叶轮的冲蚀磨损进行分析,得到了冲蚀磨损规律和磨损机理。研究结果表明,叶片凹面中心是最严重的冲蚀磨损区域;转速和砂粒粒径增大都会加剧冲蚀磨损,逐步使冲蚀磨损较严重的区域由凹面中部的一点逐步扩展到整个凹面;0.07 mm 是冲蚀磨损迅速增强的临界点;数值模拟结果与验证结果吻合较好。因此,利用CFD 预测潜油电泵叶轮的冲蚀磨损是可行的。     

热喷涂合金—陶瓷涂层的冲蚀特性

本文使用自制的CMS-120冲蚀磨损试验机对多种合金——陶瓷涂层的石英砂冲蚀特性进行了试验研究。研究结果表明:合金涂层中加入适当比例的硬质陶瓷颗粒可改变原涂层的抗冲蚀性能,使其同时兼备脆性材料和塑性材料的优点,即在低角冲击下,涂层呈现脆性材料的冲蚀特点,在高角冲击下又可呈现塑性材料的冲蚀特点。     

1Cr9Mo钢高速气-固两相流冲蚀磨损

采用自制的激波驱动气-固两相流冲蚀磨损试验装置,选取SiO2、Al2O3和SiC颗粒,对煤化工常用材料1Cr9Mo钢进行高速气-固两相流冲蚀磨损试验研究.结合试件表面冲蚀磨损形貌,分析冲击速度、冲击角度、颗粒硬度、颗粒粒径、试件温度等因素对材料的冲蚀磨损率的影响.结果表明:在20 ℃和400℃下,1Cr9Mo钢的最大冲蚀磨损率均出现在15°～25°的冲蚀角之间,体现出典型塑性材料的冲蚀磨损特征;低角度冲蚀时磨损机理以颗粒的切削作用为主,高角度冲蚀时颗粒垂直撞击材料表面产生凹坑并致使凹坑周围的片状物碎屑从材料表面剥离;试件冲击速度指数在2.3 ～3.2范围内,磨损率受颗粒硬度影响较大;在相同冲蚀条件下,硬度较高的Al2O3和SiC颗粒对试件的磨损率比SiO2颗粒高一个数量级;磨损率随颗粒粒径的增大呈现先递增后下降的趋势;在400℃时SiO2颗粒对试件的冲蚀磨损率明显提高,磨损率最大值约为20℃时的3倍.     

铸态奥－贝球铁的抗汽蚀性

介绍了铸态奥－贝球铁的制取方法及其组织和性能。并研究了铸态奥－贝球铁抗汽蚀特性。实验表明，铸态奥－贝球铁的抗汽蚀性能比普通球铁高出约３倍，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕ和Ｂ等元素对铸态奥－贝球铁的组织、机械性能及抗汽蚀性都起着十分重要的作用，保留在室温的奥氏体组织有着良好的抗汽蚀性．     

奥贝球铁的无润滑滑动磨损机制

研究了一种铜钼奥贝球铁在按触应力下与GCr15钢对磨时的无润滑滑动磨损。结果表明当载荷小于98N时,奥贝球铁比GCr15耐磨。磨损过程中的形变诱发马氏体相变是这种材料具有良好耐磨性的重要原因。观察到了轻微磨损向剧烈磨损的转化。轻微磨损的机制是氧化磨损与分层机制;而脱层与分层机制则为造成剧烈磨损的原因。     

等温淬火球墨铸铁在销——环法试验条件下的滑动磨损

用销环法研究了奥贝球铁与下贝球铁及具有奥贝组织与下贝组织的一种对比钢的滑动磨损性能，采用的载荷为1－20kgf，速度为0.61-1.54m/s。根据实验结果讨论了奥贝球铁与下贝球铁在不同条件下的磨损行为，得出了一个与传统观点不同的结论：等温淬火球铁中的石墨不利于耐磨性。获得的另一结论是：在描述或比较材料的耐磨性时，除磨损率外，单位载荷的磨损率与转折载荷都是重要的。     

渗硼对球墨铸铁组织和耐磨性能的影响

为了提高球墨铸铁件的使用性能和使用寿命,对球墨铸铁进行了固体渗硼处理实验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了渗硼层的厚度和渗硼层的组织,并测定了渗硼层的显微硬度,研究了渗硼对球墨铸铁耐磨性的影响。结果表明：球墨铸铁经渗硼处理后,其渗硼层由Fe2B单相组成,渗硼层呈齿状嵌入基体中。渗硼层的厚度随时间延长而增加。球墨铸铁经渗硼处理可获得较高的表面硬度,可达6.49 GPa。渗硼处理能明显改善球墨铸铁的耐磨性,是球墨铸铁的相对耐磨性的2.45倍。     

微量元素对稀土球铁的作用及其机制

本文系统地考察了Sb,Bi,Al,Sn,Pb等微量元素对稀土球铁组织与性能的影响;研究了它们对稀土球铁和镁球铁的不同作用及其机制;探讨了通过微量元素和碱土金属的多元复合匹配改善稀土球铁组织与性能的途径,并在此基础上研究了一种新型高强稀土球铁。     

低合金铸铁在高流速海水中的腐蚀研究

本文测试了常用的几种低合金铸铁在高流速海水中的腐蚀行为与腐蚀特征。试验证明，低合金铸铁在海水流速低于１１ｍ／ｓ时，冲刷磨损腐蚀形式为湍流腐蚀，而不是空泡腐蚀，在高流速条件下片状石墨铸铁的耐蚀性优于球状石墨铸铁。     

球形非金属夹杂物与焊缝金属的断裂

对四种不同强度级别的焊缝金属的廷性断口和脆性断口上的夹杂物进行了系统的观察与分析,探讨了球形非金属夹杂物对焊缝金属断裂性能的影响。焊缝金属的延性断裂性能与所含夹杂物的数量存在直接的关系,而焊缝金属的解理断裂中有相当大的一部分由尺寸相对较大的,与基体结合强度较高的Ti型夹杂物所引发。     

奥贝球铁的耐磨性能与机制

本文测试了不同合金元素加入量、经不同等温淬火工艺处理的奥贝球铁磨粒磨损性能，研究了其磨粒磨损机制，发现在低应力的疲劳磨粒磨损条件下，奥贝球铁以切削机制磨损，通过减少合金元素镍加入量、降低奥氏体化温度和等温淬火温度，都使得奥贝球铁的磨粒磨损性能提高。