水机材料的抗磨蚀性判据研究

为了证实水机材料的抗磨蚀和抗空蚀性能与材料的常规宏观性能之间的相依关系，选取4种具代表性的材料（碳化钨涂层、NiCr合金涂层、硼不锈钢涂层和钛），进行空蚀和磨蚀试验，并测试了它们的硬度和抗腐蚀性。试验结果表明，材料的空蚀和磨蚀抗力与硬度和抗腐蚀性有着紧密的相依关系:高硬度是抗磨蚀性优的第一判据，较强的抗腐蚀性是第二判据；高抗腐蚀性是抗空蚀性优的第一判据，较高的硬度是第二判据。     

溢洪道的空蚀破坏与防治

本文通过对溢洪道过水边壁在空蚀与磨蚀共同作用下破坏的探讨,分析了破坏机理,并提出了解决办法。     

激光表面纹理加工Ti6Al4V空蚀的形貌特征

为提高钛合金的抗空蚀性能,采用激光对Ti6Al4V合金进行表面纹理加工.采用维氏显微硬度计对试样的横截面硬度进行表征,采用磁致伸缩超声振动仪对试样的抗空蚀特性进行测试,采用扫描电子显微镜对试样空蚀形貌进行观测.结果表明,经激光表面纹理加工后,试样的表层硬度均得到明显提高.直线纹理试样空蚀的形貌特征为纹理突起处呈海绵状,网格纹理试样空蚀的形貌特征为纹理突起处出现针孔和疲劳裂纹及由脆性断裂引起材料剥离脱落产生的空蚀坑,状点纹理试样表面仅出现麻点状空蚀特征.各种纹理的凹陷处均无明显的空蚀特征,抗空蚀性能均得到明显增强.     

大型水轮机叶片马氏体不锈钢的超声空蚀行为

利用超声振荡空蚀设备研究了一种大型水轮机马氏体不锈钢合金成分调整前后在蒸馏水和模拟长江水中的空蚀行为.观察空蚀表面形貌,结合力学性能,与普通13-4不锈钢进行对比分析.研究结果表明:3种不锈钢的显微组织由马氏体、铁素体和残余奥氏体组成;降低C,S,Si增加Ni,Mo,Mn并且经过精炼工艺改进后,不锈钢抗空蚀能力高于原合金和13-4不锈钢.调整后不锈钢的空蚀稳定期失重率小于7 mg/h,仅约为原合金的75%和13-4不锈钢的25%.在空蚀过程中,较软的铁素体相首先脱落,其次是较硬的马氏体相,并且观察到了清晰的空蚀表面疲劳源形貌.     

NaCl溶液腐蚀后304不锈钢的超声空蚀特征

对经NaCl溶液腐蚀后的304不锈钢进行符合ASTM G32标准的超声空蚀实验,从试样的质量损失、表面显微组织、表面形貌、表面粗糙度、显微硬度和残余应力等方面探究靶距和空蚀时间对空蚀的影响.研究结果表明:与未腐蚀试样相比,经NaCl溶液腐蚀后的304不锈钢的抗空蚀能力增强.在空蚀后期,疲劳损伤为空蚀破坏的主要原因,随着...     

不同配比的乳化生物质油/柴油空蚀行为的研究

文章利用磁致伸缩空蚀试验机研究了GCr15在不同配比的乳化生物质油/柴油中的空蚀行为,利用光学显微镜及扫描电镜观察了试样表面形貌,并用失重法评价了不同空化介质对材料空蚀程度的影响。结果表明,空蚀6h后,GCr15在20%的乳化生物质油/柴油中的空蚀失重达到最大,空蚀损伤最严重,整个试样的表面呈现微小的蚀坑,呈蜂窝状,此外,表面出现了一些较大的空蚀坑,其周围出现明显的裂纹。     

镍基等离子熔覆堆焊层的空蚀特征与性能

利用等离子熔覆设备堆焊制备了三种不同成分的镍基合金层(Ni46、Ni67、Ni60/35WC),制样后在旋转圆盘空蚀试验机上对制备的合金层进行了空蚀磨损实验.采用SEM、XRD、显微硬度、失重分析法对空蚀前后的合金层进行了对比分析.结果表明:所有堆焊层的失重均大于对比的304不锈钢;SEM形貌观察堆焊层组织中存在缺陷或孔隙,空蚀后组织中的缺陷呈裂纹状发展,因此空蚀伴随着强烈的疲劳损失过程;XRD分析表明空蚀过程诱发了Ni60/35WC表面的相变;另外,空蚀还引起了材料Ni67和Ni60/35WC加工硬化,而Ni46出现了加工软化.     

空蚀诱发相变对金属材料抗空蚀性能的影响

用旋转圆盘试验机研究了4种金属材料的抗空蚀性能。结果表明：亚稳态金属材料Fe-Mn-Si合金，Fe-Cr-Mn-Ni和Fe-Cr-Ni不锈钢空蚀中分别诱发了密排六方晶体结构马氏体和体心立方晶体结构马氏体，其抗空蚀性能依次分别为0C13Ni5Mo的不锈钢的7．3倍，1．8倍和1．6倍；空蚀诱发马氏体相变有助于提高材料的抗空蚀性能，并与空蚀过程中动态相变对应力的响应密切相关；马氏体相变及其逆转变引起的能量耗散和伪弹性大大提高了Fe-Mn-Si合金的抗空蚀性能。     

基于CFD的水轮机导叶空蚀研究

针对水轮机导叶的磨蚀破坏问题设计了模型试验,应用流体动力学控制方程和标准的k-ε湍流模型方程对不同导叶开度工况进行了数值模拟,结果表明模型试验导叶开度在15°到20°时可能发生空化,且主要空化区域为导叶侧面中部,以此区域作为空蚀防护的主要检测区域;在0°-20°范围内随着导叶开度的增大,空化空蚀越严重。计算结果与试验十分吻合。     

电容铝箔微观结构的TEM和X射线衍射研究

本文采用不同形变热处理高纯铝箔,经电解抛光和减薄后,用高压透射电镜观测了蚀坑形貌与其它微观结构,同时根据 X 射线晶面衍射强度分析,建立了铝箔易见蚀坑形貌与高 F_(hkl)值的实质联系,为制取高比电容铝箔,提供了理论依据.     

Effect of roughness and wettability of silicon wafer in cavitation erosion

Material damage of silicon wafer with different roughness and wettability was investigated by using the self-made vibration cavitation apparatus in de-ionized water. Various roughness and wettability of silicon wafer were achieved by changing their morphology and depositing Au, diamond-like carbon films （DLC films） on them. Surface morphology was observed with a scanning electron microscope （SEM） and a surface profilometer, and wettability was characterized by the contact angle measurement. The cavitation erosion results showed that many tiny pits and cracks appeared on the wafer surface as a result of brittle fractures; the number and size of the pits and cracks increased with experiment time, which made material flake away finally; cavitation occurred more easily on the silicon wafer surface with the augment of roughness or contact angle by changing surface morphology or depositing Au, DLC thin film on it, which consequently aggravated cavitation damage.     

柴油机喷油咀针阀体和高压奶粉喷头的气蚀磨损分析

本文通过对柴油机喷油咀针阀体和奶粉喷头的气蚀磨痕的宏观及微观分析,提出了各自的气蚀机理及改进措施。     

水力机械抗汽蚀表面防护技术的应用现状及展望

汽蚀和磨损是水力机械过流部件普遍存在的主要问题.从这两个问题出发,阐述了水力机械表面防护技术的应用现状.结合涂层材料及其表面防护技术的发展,认为高速火焰喷涂(HVOF)制备的纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层可望更有效地减缓水力机械的汽蚀和磨损.     

Key roles of micro-particles in water on occurrence of cavitation-erosion of hydro-machinery

It has been believed for about one hundred years that the cavitation directly induces the cavitation erosion. It is proposed in this research that cavitation is only the necessary condition but not the sufficient condition of the cavitation erosion. The experiment performed on the rotary disk cavitation system shows that the mi- cro-particles in the fluid play indispensable roles in the cavitation erosion process, and the generation of the erosion pits on the steel surface is also affected by the particles＇ size. These cracks and deformations on the sample surface indicate that the erosion is the result of the mechanical behavior. Numerical calculations are also provided to support this mechanism.     

等离子熔覆高铬铁基涂层高温耐磨性与耐空蚀性

采用等离子熔覆工艺,以Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末为原料;在Q235钢基材表面制备了高铬铁基复合涂层。测试了涂层的高温耐磨性和耐空蚀性。结果表明,涂层中含有大量硬质耐磨相（Cr,Fe）7C3,具有较高的显微硬度,涂层在高温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和载荷特性,经44 h空蚀试验后累积的质量损失量为0Cr13Ni6Mo不锈钢的0.497倍,具有一定的耐空蚀性能。     

淹没磨料射流效应实验研究

在前混合磨料射流系统和淹没射流环境下,借助数码摄像测试系统,研究淹没磨料射流中空泡云的形成以及空泡云长度随泵压、围压的变化规律.研究结果表明:在淹没磨料射流中,空化噪音随围压的增加而减少;在低围压阶段,空化噪音衰减明显,淹没磨料射流不出现最大噪音的峰值围压;而随泵压的增加,空化噪音逐渐增加,其变化规律与清水空化射流产生的空化噪音变化规律基本一致;泵压增加,花岗石的冲蚀深度增加,泵压与冲蚀深度呈指数函数分布;围压增加,花岗石的冲蚀深度减少,最优空蚀效应围压为1 MPa.     

侧掺气空腔长度计算

对泄水建筑物过流面进行掺气是一种有效的减蚀措施.采用常规的底部掺气设施后,泄水建筑物下游侧墙仍易发生空蚀破坏,其主要原因是边墙存在掺气盲区.在底掺气的基础上设置侧掺气坎,形成较小的侧空腔能明显提高下游近壁掺气浓度,有效消除原掺气盲区.影响掺气设施掺气效率的一个重要设计参数就是空腔长度,对侧空腔长度尚缺乏计算方法,它的形成机理与底空腔不同.本文笔者通过考虑影响侧空腔长度的结构参数和水力学参数,导出了一种近似计算侧空腔长度的计算方法.     

Cavitation erosion behavior of WC coatings on CrNiMo stainless steel by laser alloying

The WC powder was precoated on the surface of CrNiMo stainless steel and then made into an alloying layer by using the laser alloying technique. Phases in the layers were investigated by X-ray diffraction (XRD) analysis and surface morphologies after cavitation erosion were observed with the help of scanning electron microscopy (SEM). The cavitation erosion behavior of the CrNiMo stainless steel and WC laser alloying layer in distilled water was tested with the help of ultrasonic vibration cavitation erosion equipment. The results showed that the thickness of the laser alloying layer was about 0.13 mm. The layer had a dense microstructure, metallurgically bonded to the substrate, and no crack had been found. The cavitation erosion mass loss rate of the laser alloying layer was only 2/5 that of the CrNiMo stainless steel. The layer had better cavitation resistance properties because of its metallurgical combination and the strengthening effects of the precipitate phases.     

空化水射流研究现状及其应用

综述了高压水射流技术发展及应用过程,认为空化水射流是一种富有发展前途的高效新型射流．通过对空化水射流机理、空化数和冲击压力两个重要空化参数的分析,显示了空化射流的潜在优势．实验表明人工淹没空化射流具有较强的冲蚀效果,并克服了靶距范围的不足．简要介绍了该技术应用于火箭发动机内脏固体推进剂清洗工程的射流系统设计．