冲蚀与气蚀复合磨损试验装置及其试验研究

在分析典型含沙水流的冲蚀、气蚀磨损试验设备和方法的基础上,针对我国水力机械和水工建筑的特殊损伤破坏形式提出了基于射流的水下冲蚀与气蚀复合磨损试验设备和方法。实验室泥沙冲蚀与气蚀复合磨损模拟试验结果表明,该试验装置设计合理,可以在较短时间内获得试验数据。对2种典型的耐磨不锈钢材料进行了冲蚀磨损试验研究,发现2种材料在冲蚀磨损过程中伴随有气蚀作用机制,材料损伤的实质是冲蚀与气蚀的复合磨损。     

筛网冲蚀试验装置研制及测试

筛网的冲蚀试验是研究筛管冲蚀特性的重要方法。在对比现有冲蚀试验装置的基础上,研制了一台喷射式冲蚀试验装置,用于筛网的冲蚀试验研究。文中详细介绍了试验装置的流程和结构原理,经过试验测试,证明试验装置性能稳定,试验数据可靠,可用于筛网试件的冲蚀试验研究。     

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。     

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。     

一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的研制

针对目前液固两相流冲蚀磨损试验装置存在实际冲角误差大、浆体浓度不均匀等问题,研制了一种旋转式冲蚀磨损试验装置。该装置允许的冲角范围为0°～90°,冲击速度为0～28.5m/s连续可调,利用搅拌叶片和导流槽实现不同冲击速度下浆体浓度的均匀性,具有速度稳定、可同时测试8个不同冲角下的试样、操作方便等特点。对低碳钢在不同冲击速度和冲角下的试验表明,所测得试验数据误差在6.8%以内,冲蚀磨损规律与经典结论一致。因此,该装置有望作为一种准确可靠的冲蚀磨损试验研究新平台而应用于耐冲蚀磨损优化设计和寿命预测等领域。     

一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的研制

针对目前液固两相流冲蚀磨损试验装置存在实际冲角误差大、浆体浓度不均匀等问题,研制了一种旋转式冲蚀磨损试验装置。该装置允许的冲角范围为0°~90°,冲击速度为0~28.5m/s连续可调,利用搅拌叶片和导流槽实现不同冲击速度下浆体浓度的均匀性,具有速度稳定、可同时测试8个不同冲角下的试样、操作方便等特点。对低碳钢在不同冲击速度和冲角下的试验表明,所测得试验数据误差在6.8%以内,冲蚀磨损规律与经典结论一致。因此,该装置有望作为一种准确可靠的冲蚀磨损试验研究新平台而应用于耐冲蚀磨损优化设计和寿命预测等领域。     

铬-锰-氮奥氏体不锈钢在含沙海水中的冲蚀磨损行为研究

采用自制的圆筒型冲蚀磨损仪,对低、中、高流速条件下Cr-Mn-N不锈钢在含沙海水中的冲蚀磨损行为进行了研究。通过测定试样冲蚀失重率及扫描显微镜显微分析方法,研究材料在含沙清水和含沙海水中的相对耐冲蚀性和冲蚀机制。研究结果表明:试样在含沙海水中的冲蚀率均超过了在含沙清水中的冲蚀率,并随着流速的增大而增大,但增大的趋势逐渐放缓;在含沙清水中磨损机制以微切削为主,属磨料磨损;而在含沙海水中以腐蚀磨损为主,属小角度剥蚀。     

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。     

固液两相流泵叶轮用Cr26高铬铸铁的冲蚀率模型及影响因素

采用正交试验方法对Cr26高铬铸铁进行了冲蚀试验,基于冲蚀率理论计算模型对试验数据进行多元非线性回归,得到了Cr26高铬铸铁的冲蚀率计算模型并进行了验证;通过试验和模型计算对冲蚀率随其影响因素的变化规律进行了定量描述。结果表明:所建立的Cr26高铬铸铁冲蚀率计算模型具有较高的准确性;冲蚀率随冲蚀角度的增大先增大后减小再略微增大,最大冲蚀率出现在冲蚀角度40°附近,在低冲蚀角度下磨损形式以切削磨损为主,在高冲蚀角度下磨损形式以变形磨损为主;随着固体颗粒粒径的增大,冲蚀率增大,切削磨损占比增大,变形磨损占比减小;随着冲蚀速度的增加,切削磨损占比减小,变形磨损占比增大。     

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。     

冲蚀试样性能分析及水下高围压射流试验研究

尝试使用混凝土块作为冲蚀试样并研究其性能,利用水下环境模拟试验装置进行了高围压射流冲蚀试验。研究了靶距、冲蚀时间、射流压力及模拟水深对水下射流性能的影响关系,较全面地揭示了水下射流的特性。     

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。     

冲蚀速度对40Cr材料抗冲蚀性能影响的研究

对40Cr及对比材料45#钢进行冲蚀磨损模拟现场试验,研究了冲蚀速度对冲蚀磨损的影响规律,结合微流边界层理论,分析了冲蚀速度对冲蚀磨损量的影响,推导了冲蚀速度与磨损量的数学关系式。结果表明:冲蚀速度U与磨损量W呈指数关系,随着U地增大,W也相应地增加,40Cr材料对应的指数n是2.3。     

镍钛形状记忆合金冲蚀磨损研究进展

介绍了材料的冲蚀磨损理论,主要包括微切削理论、薄片剥落磨损理论、变形磨损理论和二次冲蚀理论,分析了冲蚀磨损的影响因素。在综述N iTi合金冲蚀性能研究现状的基础上,对N iTi合金的冲蚀机制进行了分析,认为超弹性及超塑性(形状记忆效应)起到了决定性的作用,除此之外,加工硬化性能、耐疲劳性、马氏体变体的择优取向及自适应性对N iTi合金的冲蚀性能也起到了很大作用。总结了N iTi合金作为耐冲蚀材料在实际应用中存在的问题,为N iTi合金冲蚀性能的研究方向提出了建议。     

磨煤机内部冲蚀磨损的解决方案

运用冲蚀磨损的机理,对磨煤机内部冲蚀磨损进行了分析,并提出了降低冲蚀磨损的方案。分析表明,该方案可实施性强,应用价值高。     

水轮机用不锈钢材料的抗冲蚀磨损性能研究

通过对不同冲蚀速度、不同冲蚀角度及不同浆料沙的质量分数等影响参数下水轮机用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ和０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢材料的冲蚀磨损试验，探索了试验材料的表面失效规律及微观破坏机制，结果表明：冲蚀速度、浆料中沙的质量分数对两种材料的冲蚀磨损性能影响规律相似，冲蚀角度对材料的冲蚀磨损性能影响最大，且０～４５°内时随着冲蚀角度的增加材料的冲蚀磨损失重率增大，４５°出现极大值，在４５°～６０°内随着角度的增加而减小。     

风机叶片用涂层的抗冲蚀性能的研究

针对风机叶片用涂层的抗冲蚀性能进行了研究,从磨损原理入手,分析研究了等离子喷涂涂层和表面粘涂涂层的抗冲蚀性能。采用NIWC35涂层和陶瓷耐磨修补剂（11680）涂层,对涂层结合强度、硬度、显微结构及抗冲蚀性能进行了研究。试验结果表明,等离子喷涂涂层在低角度下的冲蚀明显低于高角度下的冲蚀;而耐磨修补剂（11680）涂层从冲蚀情况看,Al1O3与树脂的粘结状况是良好的,在冲蚀率上,高角度下耐剖蚀性能比低角度下好。     

高速氧化铝粒子冲蚀下高锰钢的磨损特性

通过对高锰钢的磨损表面形貌，磨屑形貌和次表层硬度的分析等手段研究了高速氧化铝粒子冲蚀下高锰钢的磨损特性。结果表明，在高速氧化铝氧化铝粒子部蚀下，高锰钢仍具有典型延性材料的冲蚀磨损特性。     

喷嘴抗冲蚀磨损研究及梯度模型设计

分析喷嘴冲蚀磨损特点，指出喷嘴的不同部位同时受到不同角度的冲击；磨料颗粒在喷嘴内部加速运动，喷嘴沿长度方向的磨损程度不同，喷嘴人口磨损最严重，出口次之，而中间区域磨损相对较轻。阐述陶瓷喷嘴冲蚀磨损机理，说明陶瓷喷嘴两端承受以高冲击角为主的冲蚀，磨损机理以应力疲劳断裂和脆性断裂为主；喷嘴中部承受低角冲蚀，微切削冲蚀磨损为其主要磨损机理，得到喷嘴磨损属于多冲蚀磨损机理并存的结论。在此基础上，提出均质材料难以适应喷嘴冲蚀磨损特点，不易满足喷嘴高抗冲蚀磨损性能要求的观点。基于梯度功能技术思想首次提出梯度功能喷嘴设计方法，并建立梯度功能喷嘴设计模型。