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。     

封严涂层的抗冲蚀性与冲蚀速度的关系

在自制的真空自由落砂式冲蚀磨损试验机上,对几种中温封严涂层的冲蚀率与冲蚀速度之间的关系进行了试验研究．结果表明,冲蚀率与冲蚀速度存在幂函数关系,速度指数随冲蚀角度增大而增大,在较高角度冲蚀时,速度指数比一般塑性材料和脆性材料的高．基于冲蚀压痕效应,较好地解释了在９０°冲蚀时涂层的冲蚀率与冲蚀速度３次方成正比的关系．     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的冲蚀磨损特性

实验研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对超音速火焰 (HVOF)喷涂Cr3C2 NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响 ,在对不同角度冲蚀后涂层表面和横截面结构分析的基础上 ,探讨了其冲蚀磨损失效机制 .结果表明 :Cr3C2 NiCr涂层的冲蚀磨损呈现脆性材料的冲蚀磨损特征 ,在 90°冲蚀率最大 ;磨料冲击引起的裂纹沿涂层内粒子界面萌生、扩展并最终导致粒子剥落 ,是涂层主要的冲蚀磨损机制 .     

等离子熔覆镍基合金的组织及其冲蚀磨损性能

为提高不锈钢材料的耐冲蚀磨损性能,以Ni46合金粉末为原料, 采用等离子熔覆工艺在不锈钢1Cr18Ni9Ti基材上制备镍基合金涂层,分析了熔覆层的显微组织以及物相形貌和相结构等,测定了涂层的显微硬度. 使用旋转圆盘实验机研究了Ni基等离子熔覆合金涂层在砂浆中的冲蚀行为. 结果表明: 材料的冲蚀磨损性能受到材料基本力学性能的限制,高硬度镍基涂层的抗冲蚀性能最好,在相同实验条件下其磨损率由小到大排列顺序为镍基涂层＞0Cr13Ni5Mo＞1Cr18Ni9Ti;镍合金层中奥氏体基体的固溶强化和硬质相有效抵御砂砾的冲击,是Ni基等离子熔覆合金层具有高抗冲蚀性能的主要原因.     

高压气井节流油嘴硬质合金和陶瓷的冲蚀对比实验

在高压气井试气和生产过程中,返排液或者生产流体会携带少量地层出砂,对节流油嘴产生非常严重的冲蚀。井下和地面节流油嘴通常选用耐冲蚀的陶瓷和硬质合金。通过自制的喷射式冲蚀装置,以压裂返排的0.3%的羟丙基瓜尔胶携砂液为介质,研究了冲击角度和流体流速对硬质合金和陶瓷两种材料冲蚀速率的影响规律。采用扫描电镜分析了冲击角度和流体流速对两种材料的微观形貌的影响。实验结果表明,硬质合金的抗冲蚀性能低于陶瓷,两者的冲蚀速率均随着冲击角度的增大而逐渐增大。在冲击角度为30°时,两者的冲蚀速率较为接近;在冲击角度为90°时,两者的冲蚀速率均达到最大值,并且,硬质合金的冲蚀速率约为陶瓷的2倍;两种材料的冲蚀速率随流速的增大而增加。当流速大于16 m/s时,冲蚀速率随流速增大而呈幂函数形式增长。扫描电镜结果表明,硬质合金和陶瓷均表现为明显的脆性冲蚀特征。与陶瓷相比,硬质合金的硬度较低而韧性较高,抗脆性断裂的能力较强,而抗微切削的能力较弱。硬质合金在低角冲蚀下以微切削为主要冲蚀机制,在高角冲蚀下以脆性断裂为主要冲蚀机制;陶瓷主要以脆性断裂为主要冲蚀机制。实验结果对高压气井节流油嘴选材以及寿命预测具有一定指导。     

飞灰冲蚀条件下材料抗磨性能的试验研究

本文首先综述了国内外学者在研究塑性材料耐冲蚀磨损性能方面所取得的主要成果,并在专门建立的灰磨试验台上,对电站燃煤锅炉对流受热面常用材料20号钢、12Cr_1MoV合金铜以及铜、铝四种塑性材料进行了耐飞灰冲蚀磨损性能的试验研究。提出用材料的体积磨损率来定义材料的耐冲蚀磨损性能系数。并用它表征塑性材料的抗磨性能。该系数可直接应用于计算燃煤锅炉对流受热面的安全烟速。     

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.     

原位转化Cf/Al2 O3陶瓷基复合材料的冲蚀磨损

采用真空热压烧结技术制备原位转化Cf/Al2 O3复合材料,并在改装后的MSH型腐蚀磨损试验机上研究复合材料在不同冲蚀角度和速度下的浆体冲蚀磨损性能。通过对试样冲蚀表面的形貌观察和分析,探讨复合材料的冲蚀磨损机理以及纤维增韧对磨损过程的影响。试验结果表明：在大角度和较高速度的冲蚀条件下Cf/Al2 O3表现出较好的耐磨损性能,其磨损机理主要为脆性材料受到反复冲击,表面产生脆性剥落。增韧纤维对冲蚀磨损性能的影响主要体现在材料产生裂纹后对基体的桥连作用和对冲击功的吸收,抑制裂纹扩展,减少材料损失。     

孔隙结构对大气等离子喷涂热障涂层抗侵蚀性能影响的数值研究

为探索涂层内部缺陷结构对大气等离子喷涂热障涂层(APS-TBCs)抗冲蚀的影响,建立了含有大量随机分布圆形孔隙的大气等离子热障涂层模型。基于显式动力学算法并结合脆性断裂准则,模拟了粒子冲击作用下陶瓷层内裂纹扩展、冲蚀破碎等失效现象,获取了陶瓷层内孔隙半径(0.1～5μm)、孔隙率(0～20%)等关键参数与冲蚀质量之间的内在关系。仿真结果表明,圆形孔隙结构会使热障涂层冲蚀性能发生改变;对于某特定孔隙率存在最优孔隙半径,使其抗冲蚀性优于无孔隙结构的热障涂层;对于某特定孔隙半径,随着孔隙率的增加涂层冲蚀质量逐渐趋于稳定。此项研究可为预测涂层服役寿命、改进等离子喷涂制备工艺、提高其抗冲蚀能力提供一定的参考。     

水工混凝土的受力状态与磨损

文章分析在高速含沙水流冲击作用下 ,水工混凝土表面受力状况与磨损的关系。水工混凝土壁面在不同冲击条件下 ,由于受力状态不同而产生不同的磨损机制 ,小角度冲击 ,表面切应力起主要作用 ,磨损类似于塑性材料的表面划伤机制 ,磨损相对较轻 ,可以用合适的数学模型描述。随着冲击角度的增大 ,接触表面的拉应力逐渐起主要作用 ,磨损最终呈现脆性材料的压印破坏机制 ,磨损过程较为复杂 ,磨损严重。     

激光表面熔凝热喷涂涂层及其对涂层冲蚀磨损行为的影响

本工作研究了激光熔凝对火焰喷涂Ni-Cr-B-Si,Fe-Cr-B-合金涂层,等离子喷涂碳化物(Ni-Cr)合金涂层的显微组织结构和固体粒子冲蚀磨损行为的影响。结果表明,激光熔凝改善了涂层的组织结构,提高了冲蚀磨损抗力。本文探讨了涂层的冲蚀磨损机理。     

等离子喷涂ZrO28Y2O3和NiCrAlY表面激光散射实验研究

针对两种等离子热喷涂涂层ZrO2 8Y2 O3和NiCrAlY (金属基底 )的不同粗糙表面的实验样品进行了激光空间散射场实验研究 .采用了He Ne激光光源 (波长λ =6 33.0nm ;激光功率P =2mW ) .将激光束倾斜一定角度直接照射到实验样品上 ,在不同散射角和不同散射空间距离位置上用面阵CCD传感器探测空间散射光场分布 .实验结果表明 :不同散射方向的空间散射光场分布是不一样的 ,从而为进一步利用光学方法测量热喷涂涂层工业参数 ,诸如涂层厚度 ,表面形态等提供了一定的实验依据     

高强度涂层结合性能的试验研究

利用自由射流流场的特点，设计了一种六孔环形加速喷嘴，明显改进了常规火焰喷涂层的性能，获得了适合烧结的势喷涂层，采用线切割沿涂层／基体界面切成对称切口，两边粘结后直接拉伸的实验方法对高强涂层抗拉结合强度进行评价，按此方法对不同工艺参数的热喷涂烧结涂层结合强度进行了评价，结果表明，此方法可对高强涂层与基体的结合强度进行评价。     

ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究

研究用等离子喷涂方法制备Ｚｒｏ２－ＮｉＣｒＡｌ系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响．方法来用热弹性有限元方法．结果所设计的功能梯度热障涂层的界面残余热应力得到有效缓和．结论对于所要保护的基体,可用有限元数值分析结果选择适当的功能梯度材料体系．     

Fe-C-Cr-Mn堆焊层的抗冲蚀磨损性能

采用H08A焊芯碱性药皮改变药皮配方中高碳铬铁、钼铁及钒铁的加入量．可以获得不同成分的奥氏体基体 碳化物堆焊层。通过金相分析、硬度测定和冲蚀磨损试验．表明堆焊层主要为奥氏体或奥氏体 马氏体组织，堆焊层硬度较低．具有良好的抗大角度冲蚀磨损性能。当堆焊层中析出少量的碳化物时，可以提高抗小角度冲蚀磨损性能．但是．抗大角度冲蚀磨损性能稍有下降。     

渐缩型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷嘴喷射颗粒对自身造成的冲蚀磨损情况,通过选取渐缩型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及颗粒质量流率进一步分析影响喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在收缩段及收缩段与出口段交界面处;以收缩角度为30°、45°、60°的喷嘴为例,随收缩角度的增加,冲蚀区域出现"逆向发展";随颗粒粒径的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈现先下降后上升的"U"形变化趋势,且其最低点所对应的粒径与收缩角度成反比;随颗粒质量流率的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈上升趋势,但并未呈现线性关系。     

Damage evolution and failure mechanism of thermal barrier coatings under Vickers indentation by using acoustic emission technique

Acoustic emission(AE) technique was adopted to monitor the damage evolution of air plasma-sprayed(APS) yttria-partially-stabilized zirconia(YSZ) thermal barrier coatings(TBCs) during instrumented indentation testing, and then the failure mechanisms were investigated by cluster analysis and wavelet transform methods.The results of cluster analysis showed that there were three classes associated with distinct failure types for the 8YSZ coatings under Vickers indentation. Based on wavelet transform, these three clusters could be clearly distinguished from their dominant frequency bands, which were concentrated on levels A5(0–156.25 kHz), D5(156.25–312.5 kHz) and D4(312.5–625 kHz), respectively. Thus, the failure mechanism of 8YSZ coatings under Vickers indentation could be clarified by the distribution of different failure types in indentation depth. To sum up, as indentation load increases, the 8YSZ coatings can accommodate the indenter by elastic or little plastic deformation, microcracks propagation and then debonding at the splat boundaries. By comparing the distribution of AE signals induced by different failure types in indentation depth for samples with different thermal exposure time, it can be inferred that thermal exposure treatment can accelerate the degradation of APS 8YSZ TBCs.     

等离子体喷涂ZrB2基复合涂层结构与性能

超高温陶瓷因其熔点高、热导率高和化学稳定性良好等特点而备受关注.ZrB_2是超高温陶瓷的典型代表.等离子体喷涂技术是制备超高温陶瓷涂层的有效方法.叙述了等离子体喷涂技术制备的ZrB_2基超高温复合涂层的近期研究成果,并简要展望了进一步改性该种涂层的方法.     

金属和有机涂层的耐海水腐蚀性分析

介绍了油漆涂层、金属喷涂层、金属喷涂/油漆封闭共10种多防涂装在静海中的耐海水腐蚀性能,并对其耐腐蚀性能作了简要分析,进而选出最佳的涂装体系.实验结果表明704+842+546、702+842+546、热喷Al涂层和喷Al+842+546 4种涂装具有优良的耐海水腐蚀性能.