离心压缩机叶轮材料FV520B冲蚀规律和机理的研究

利用高速冲蚀试验系统,以7 μm、10 μm、14 μm多角氧化铝微粒为冲蚀颗粒,在120 ~ 210 m/s冲击速度范围内,对离心式压缩机叶轮材料FV520B在模拟压缩机叶轮高速粒子冲蚀环境下的冲蚀规律进行了系统的试验研究。对冲蚀表面形貌进行分析,研究冲蚀磨损机理。结果表明：参与冲蚀的粒子质量在5 ~ 80 g之间时,冲蚀率先增加后减小即为冲蚀过渡期,冲蚀粒子质量大于80 g后冲蚀率趋于平稳,进入冲蚀稳定期;高、低强度的两种FV520B材料,均呈现出典型的塑性材料的冲蚀特性,最大冲蚀率分别出现在24°、18°的冲击角度附近;高强度FV520B在24°和90°冲击角度时的速度指数分别为3.37和3.68,速度指数随冲击角度的增大而增大;FV520B冲蚀磨损的实质是微切削与变形磨损共同作用,在低角度冲蚀时,以微切削磨损为主,而在大于60°的高角度冲蚀,以变形磨损为主。     

高压弯管冲蚀失效分析及数值模拟

油气田水力压裂作业时,高压管汇的弯头、三通等连接件部位由于承受上百兆帕的压力以及携砂液的高速冲蚀作用,应力集中及冲蚀破坏十分严重。对典型的高压管件失效样品进行失效分析,分析其宏观形貌特征和微观形貌特征。结果表明:压裂工况下高压弯头的主要失效模式为固体颗粒的小角度高速切削模式。对高压弯管冲蚀磨损进行数值模拟,得到高压管汇弯管内液相及固体粒子的流动规律,压力、速度变化规律以及冲蚀磨损的分布规律。数值模拟结果与现场回收的失效样品分析结果一致,验证了分析方法的正确性。     

30CrMo合金钢的冲蚀磨损性能研究

采用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究在水力压裂工况下,高速携砂液对高压管汇材料30CrMo的冲蚀磨损作用,分析冲蚀磨损机制以及冲蚀角度和冲蚀速度对30CrMo合金钢冲蚀性能的影响。结果表明,30CrMo合金钢在高速粒子冲击下,其耐冲蚀磨损性能表现一般,属于典型的金属塑性材料;冲蚀角度为30°时,30CrMo的冲蚀磨损量最大;30CrMo的磨损机制与冲蚀角度有直接的关系,冲蚀角度小于30°时,冲蚀磨损机制以切削模型为主,大于30°时以局部塑性变形模型为主;冲蚀磨损量随冲击速度增加而显著增加,在高速冲击时,30CrMo钢的冲蚀磨损较为严重。     

高温冲蚀磨损试验装置特性研究

本文介绍了自行设计的高温冲蚀磨损试验装置,分析讨论了粒子速度,试样和气体的温度场以及影响冲蚀磨损量的参数等试验装置的特性。     

40Cr的冲蚀磨损性能研究

在自制的转盘式冲蚀磨损试验台上以45^#钢为对比材料，对40Cr的冲蚀磨损性能进行了试验研究，结果显示40Cr的冲蚀磨损规律与45^#钢基本相似，而耐冲蚀磨损性能比45^#钢稍强。在电子显微镜（SEM）下对40Cr和45^#钢冲蚀磨损表面形貌进行观察，分析表明：40Cr和45^#钢的冲蚀磨损机制都是硬质砂粒对材料表面的微切削作用。     

QT500的冲蚀磨损试验研究

在自制的转盘式冲蚀磨损试验台上以灰口铸铁（HT200）为对比材料，对球墨铸铁（QT500）的冲蚀磨损性能进行了试验研究，结果显示QTS00的冲蚀磨损规律与HT200基本相似，而耐冲蚀磨损性能比HT200稍强。在电子显微镜（SEM）下对QTS00和HT200冲蚀磨损表面形貌进行观察，分析表明：QTS00的冲蚀磨损机制是硬质砂粒对材料表面的微切削作用，而HT200的冲蚀磨损机制是因赫兹裂纹导致的脆性脱落。     

砂浆冲蚀磨损特性研究

用自制的砂浆冲磨损试验机在水－石英砂浆冲蚀条件下，对纯铝、27SiMn钢和高铬铸铁等金属材料的磨损行为进行了试验，研究了不同材料的砂浆冲蚀磨损率与冲蚀速度及冲蚀角度的关系，分析了砂浆冲蚀磨损的特性和机理，提出了一种砂浆冲蚀磨损的刺入机制。     

20CrNiMo冲蚀磨损性能研究

用自制的冲蚀磨损试验装置对20CrNiMo的冲蚀磨损性能进行研究,揭示冲蚀时间和冲蚀速度对冲蚀磨损量的影响。借助于电子显微镜(SEM),考察单个粒子对试样表面的作用机制,从材料力学和摩擦学的角度,结合3种经典的冲蚀磨损理论,通过观察分析冲蚀表面的微观形貌,探讨试样表面磨损破坏的形成机制。结果表明,随着冲蚀时间和冲蚀速度的增加,冲蚀磨损量稳定增加。冲蚀粒子对冲蚀试样表面的作用,取决于撞击粒子的能量的大小。由于不同粒子的能量大小不同,它所作用的试样的表面应力处于不同的水平,当应力处于弹性状态时,主要是摩擦机制起作用;当应力在屈服极限和强度极限之间时,微切削机制起作用;当应力超过强度极限时,则发生剥落现象。     

聚脲涂层在两种不同摩擦条件下的磨损行为探讨

为研究聚脲涂层在干摩擦条件下和高速含砂水流冲蚀条件下的性能变化情况,用 Taber 磨损试验机和高速含沙水射冲蚀磨损试验机测试了聚脲涂层的磨损性能,用扫描电子显微镜和白光共焦三维轮廓仪观测涂层的磨损表面形貌,用表面红外光谱和电子显微镜能谱元素分析了涂层表面试验前后的组分变化,分析了涂层在2种摩擦条件下的磨损情况.试验结果表明:聚脲涂层在 2 种摩擦条件下都具有良好的耐磨性能;在干摩擦条件下,涂层受热作用而氧化,导致C/O两元素的比率下降;在冲蚀磨损条件下,涂层不易氧化,由于亲水性成分的损失而导致 C/O 两元素的比率增加.     

爆炸硬化处理对高锰钢冲击磨损性能影响的研究

对Mn13Cr2高锰钢进行了爆炸硬化处理。并分别以玻璃砂、鹅卵石为磨料，在MLD．10动载磨料磨损试验机上对比研究了爆炸前、后Mn13Cr2高锰钢的冲击磨损性能。实验结果表明：在低硬度磨料（玻璃砂）冲击磨损时，爆炸硬化使高锰钢的冲击耐磨性提高20％-40％。在高硬度磨料（鹅卵石）冲击磨损时，在冲击功小于1．7J的条件下，爆炸硬化使高锰钢的冲击耐磨性提高30—50％。在冲击功大予1．7J的条件下，爆炸硬化则使高锰钢的冲击耐磨性降低。爆炸硬化使高锰钢表层硬化和冲击韧性降低是冲击耐磨性发生变化的主要原因。在冲击磨损条件下，爆炸硬化前、后高锰钢磨损面均出现磨料嵌入物及犁沟、凿削坑和剥落坑等形貌特征。爆炸硬化高锰钢适用予低硬度磨料的冲击磨损及高硬度磨料的低冲击功冲击磨损的工况条件。     

冲蚀角度对40CrNi2Mo材料冲蚀磨损性能的影响

采用自主研发的冲蚀磨损试验机对40CrNi2Mo合金钢试样进行冲蚀磨损试验,讨论在不同冲蚀角度下40CrNi2Mo合金钢材料的冲蚀磨损机制,采用电镜分析材料冲蚀磨损后的形貌特征。结果表明:该合金钢的磨损量随冲蚀角度的增大先增大后减小,最后出现小幅回升,最大磨损量出现在30°左右,小角度冲蚀磨损特征表现为微切削,大角度冲蚀磨损特征表现为塑性变形,符合典型的塑性材料的冲蚀磨损规律。     

冷轧高锰钢耐磨性及磨损机制研究

通过对高锰钢进行冷轧变形,考察了不同变形量下冷轧高锰钢的硬度变化,利用自制三体磨料磨损试验机测试了不同磨料磨损工况下,固溶态及其冷轧态的磨损特性。结果表明,冷轧变形可以大幅提高高锰钢的硬度。在软磨料的磨损条件下,冷轧变形可以有效提高高锰钢的耐磨性;在硬磨料的磨损条件下,冷轧变形对耐磨性没有贡献。利用M M Khruschov的磨损区域理论和E Rabinnowicz的磨损模型解释了在软磨料磨损条件下,冷轧变形提高高锰钢耐磨性的机制;同时利用K H ZumGahr的磨损模型解释了在硬磨料磨损条件下,冷轧变形对高锰钢耐磨性没有贡献的机制。     

拉应力作用下冲蚀速度对35CrMo钢冲蚀磨损行为影响的研究

研究拉应力作用下冲蚀速度对35CrMo钢冲蚀磨损行为的影响。采用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,模拟管汇承受105 MPa应力,在30°冲蚀角度下,用携砂液对试样进行冲刷试验,研究携砂液冲蚀速度对冲蚀磨损的影响,并使用扫描电子显微镜(SEM)对试验后试样表面形貌进行分析。试验结果表明,在拉伸应力105 MPa和冲蚀角度30°下,在携砂液总量一定的情况下,随着冲蚀速度的增加,35CrMo钢的冲蚀磨损量呈指数形式增加;冲蚀坑深度随着冲蚀速度的增加而增大;不同冲蚀速度下35CrMo钢冲蚀磨损机制相同,主要为切削磨损。     

含沙量和沙粒粒径对QT500材料冲蚀磨损特性的影响

利用圆盘式磨蚀试验装置模拟流体机械工况条件,对QT500和45钢进行了冲蚀磨损试验,用失重法研究了材料在不同含沙量和沙粒粒径时的冲蚀磨损特性。对试样表面微观形貌进行了观察,探讨了材料的冲蚀磨损机理和损伤规律。研究表明：随含沙量的增加,材料的磨损率也增加,但不与含沙量的增加值成正比;随沙粒粒径的增大,磨损量亦增加。QT500的冲蚀磨损机理主要是脆性剥落和疲劳破坏。     

Fe-Mn-Si形状记忆合金的摩擦磨损特性

制备了铁基形状记忆合金Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni，通过磨损试验、XRD分析、SEM观察等研究了该合金在干摩擦和油摩擦下的摩擦磨损特性，并和高锰钢的耐磨性进行了对比。研究表明，在干摩擦条件下，该合金呈典型粘着磨损特征，磨损表面没有ε马氏体，其耐磨性较差，低于高锰钢；在油摩擦条件下，该合金呈磨粒磨损特征，磨损表面存在较多的ε马氏体，耐磨性较好，高于高锰钢；Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金油摩擦时耐磨性好的主要原因在于摩擦过程中的应力诱发γ→ε马氏体相变。     

氧化铝陶瓷在海水润滑下的摩擦学行为研究

采用UMT-3摩擦实验机研究氧化铝陶瓷在海水润滑条件下的摩擦学行为,并与其在干摩擦和纯水润滑条件下的摩擦学行为进行比较。利用扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱观察并分析氧化铝陶瓷磨损表面形貌以及磨损表面主要元素的化学状态,探讨氧化铝陶瓷在海水中的摩擦化学特性。结果表明,氧化铝陶瓷在干摩擦时具有最大的摩擦因数和最小的磨损率,在海水润滑条件下具有最小的摩擦因数和最大的磨损率,这是氧化铝在海水中发生了摩擦化学反应的结果。氧化铝陶瓷在干摩擦时的磨损主要表现为轻微的脆性剥落,在纯水润滑条件下表现为严重的脆性剥落,而在海水润滑条件下表现为摩擦化学磨损以及极轻微的脆性剥落。     

水工混凝土材料与磨损

结合混凝土材料的缺陷分析,探讨了含沙高速水流冲击作用下,混凝土材料的冲蚀磨损特性与机制。结果表明,混凝土材料呈现典型的脆性材料磨损特征,冲击角度较低时,硬质磨粒的切削作用对磨损起主导地位,磨损程度相对较轻;随着冲角的增大,磨损表面主要承受硬质磨粒垂直方向作用力的影响,裂纹产生、扩展和交叉进而产生脆性断裂与剥落的过程对磨损起主导地位,磨损程度相对较为严重。混凝土材料表层及亚表层的多种缺陷,成为组织结构中的薄弱环节,裂纹易于从缺陷处生成并扩展,促进了混凝土的冲蚀磨损。     

射流管电液伺服阀滑阀冲蚀磨损特性分析

射流管伺服阀的油液被污染后,其中的颗粒在高速射流下会对滑阀产生冲蚀磨损,从而影响伺服阀的工作性能.针对上述问题,建立射流管伺服阀的AMESim模型;结合计算流体动力学与冲蚀磨损理论,建立滑阀的冲蚀磨损数学模型.通过有限元仿真软件,模拟颗粒对滑阀的冲蚀磨损;基于射流管伺服阀的AMESim模型,分析滑阀磨损对伺服阀工作性能...     

动车组表面聚氨酯涂层冲蚀性能分析

采用气流喷砂式冲蚀实验机,对动车组聚氨酯涂层进行冲蚀性能研究。利用扫描电子显微镜及表面轮廓测量仪,检测了聚氨酯涂层的表面冲蚀形貌及冲蚀磨损,比较分析了粒子速度、入射角度对聚氨酯涂层冲蚀磨损率及冲蚀形貌的影响规律。研究发现:聚氨酯涂层冲蚀磨损机制为低角度冲蚀时微切削机制起主导作用,高角度冲蚀时脆性破碎机制起主导作用;冲蚀参数对涂层的冲蚀磨损率影响规律为:随粒子速度呈现指数增长(指数为2.27),随入射角度先增后减规律(峰值在30°入射时)。     

复合Si3N4刀具切削高锰钢时的磨损、破损机理

研究了复合Si3N4刀具切削难加工的高锰钢时的磨损、破损机理。通过试验测量了刀具后刀面磨损宽度分别与切削时间和切削速度的关系，用扫描电镜显微分析了复合Si3N4的磨损和破损形貌和元素变化。结果表明，随着切削时间的延长，Si3N4刀具表面依次出现积屑瘤、扩散磨损和机械、扩散、粘结复合型磨损形式；刀具的破损形式分别发生在高速切削初期的脆性断裂和长时间切削导致的热震破裂；刀具的最佳切削速度为60-70m/min。