热轧带钢喷浆除鳞压力对基体冲蚀磨损行为的影响

为解决热轧带钢高压喷浆除鳞对基体造成的冲蚀磨损问题,降低喷浆除鳞生产中的压力成本和磨料成本,提高带钢表面的除鳞均匀性,对Q235热轧带钢在10、12、14和16 MPa压力下进行了喷浆除鳞试验,采用k-ε湍流模型,基于固液两相流冲蚀理论建立了热轧带钢喷浆除鳞中基体冲蚀磨损的数值模拟模型,预测喷浆除鳞中带钢基体表面冲蚀磨损的几何形貌。结果表明,随着喷浆压力的增大,冲蚀长度、冲蚀宽度和冲蚀面积呈现逐步增长的趋势,而颗粒集中度峰值呈现逐步下降的趋势,最终冲蚀率和冲蚀率峰值在10～16 MPa范围内随压力增大表现为线性增长。     

不同冲蚀角度对ZTA结构陶瓷冲蚀磨损性能的影响

以冲蚀磨损工况典型应用材料Cr15Mo3高铬铸铁为对比材料,研究了不同冲蚀角度(0°,30°,45°,60°和90°)对氧化锆增韧氧化铝(ZTA)抗冲蚀磨损性能的影响,分析了试验材料冲蚀磨损微观失效机制.结果表明相同冲蚀角度条件下,ZTA陶瓷的抗冲蚀性能约是Cr15Mo3的6倍～8倍;冲蚀角度对试验材料冲蚀磨损体积损失的影响规律是一条类似"N"形曲线,2个拐点分别处于45°和60°,90°冲蚀角度时试验材料的冲蚀磨损体积损失最大;微观失效形貌分析表明,随着冲蚀角度的增大,因冲击引起的对材料表面损伤作用增加,水平方向的切削磨损作用减小;冲蚀角度为45°时,由于材料表面受到一定的切削破坏和冲击磨损共同促进作用,致使试验材料冲蚀磨损体积损失达到极大值,Cr15Mo3材料的基体出现许多微裂纹和碳化物剥落,因裂纹扩展导致出现长裂纹,ZTA陶瓷由于大量的晶界粘界相流失,也造成晶体颗粒脱落.冲蚀角度为90°时,垂直冲击对材料失效起主要作用,因而2种材料的冲蚀磨损失效最严重.     

冲击角度对SiC/钢基表面复合材料冲蚀磨损性能的影响

采用负压铸渗工艺制备SiC／钢基表面复合材料，研究不同冲击角度对其冲蚀磨损性能的影响及其冲蚀磨损机理。结果表明，复合材料的冲蚀磨损率随冲击角α的增大先增大后减小，60°时最大；SiC／钢基表面复合材料的相对耐冲蚀性在45°时最大，为Q235钢的3．82倍。随着冲击角度的变化，切削作用和冲击作用对基体的支撑效应和颗粒对基体的阴影效应产生很大的影响，从而影响复合材料的冲蚀磨损性能。     

冲击角度与旋转速度对铝冲蚀行为的影响

将工业纯铝暴露在一定浓度的泥浆中,样品以不同的角度固定,并在不同速度下旋转,通过质量损失来测量样品的磨损率。结果表明,当冲击角度小于90°时,样品的磨损率随冲击角度的增加而增加。与传统的认识不同,铝的最大磨损率出现在冲击角为90°,而不是出现在冲击角45°。旋转速度的增加将导致磨损率呈指数增加。这一结果与磨损表面的金相分析一致。     

分极机结构陶瓷材料叶片的冲蚀磨损特性研究

采用多因素正交试验法,求出材料磨损回收方法,并结合单因素试验,系统地研究了ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ２Ｏ３三种典型结构陶瓷材料的冲蚀磨损特性。     

分级机结构陶瓷材料叶片的冲蚀磨损特性研究

采用多因素正交试验法,求出材料磨损的回归方法,并结合单因素试验,系统地研究了SiC、Si3N4和Al2O3三种典型结构陶瓷材料的冲蚀磨损特性.     

自支撑金刚石膜冲蚀磨损研究

在研制的高压气动冲蚀磨损实验系统中对自支撑金刚石膜(抛光和未抛光)的冲蚀磨损进行了研究.比较了冲蚀磨料(SiO2,Al2O3,SiC和玻璃珠)、冲蚀角度、冲蚀速度,以及冲蚀时间对冲蚀磨损率的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)观察了冲蚀磨损后金刚石膜表面形貌,对其进行了Raman光谱分析,并测定了抛光金刚石薄膜红外透过率的变化.结果表明,随冲蚀磨料硬度、冲蚀角度以及冲蚀速度的增加,自支撑金刚石膜的冲蚀磨损率增加.由于抛光和未抛光的金刚石薄膜表面形貌的差异,使得它们的冲蚀磨损率随冲蚀时间的变化过程不同.Raman光谱检测结果显示,由于冲蚀作用,金刚石膜表面部分碳的键合类型发生改变.冲蚀磨损使得抛光金刚石薄膜红外透过率降低,采用180目SiC磨料,在134 m/s的速度下冲蚀4 h,红外透过率降低约20%.     

冲击角度对WC/铁基表面复合材料冲蚀磨损性能的影响

采用负压铸渗工艺制备了颗粒体积分数为30%左右的WC/铁基表面复合材料,研究了不同冲击角度对复合材料冲蚀磨损性能的影响.结果表明,复合材料的体积磨损率随冲击角α的增大先增大,然后减小,最后又不断增大,分别在50°和70°处出现波峰和波谷.冲蚀浆料中固体粒子对试样表面的作用可以分解为平行于试样表面的切削作用和垂直于试样表面的冲击作用,其相互协同作用影响了复合材料冲蚀磨损性能.随着冲击角的变化,切削作用和冲击作用对基体对颗粒的支撑效应和颗粒对基体的阴影效应产生了很大的影响,从而影响了复合材料的冲蚀磨损性能.     

垂直气井生产管柱冲蚀模型仿真分析

冲蚀是石油石化行业造成管道损伤的常见原因,对冲蚀进行准确预测能减小其造成的损失,不同的冲蚀模型对同一种工况的冲蚀预测有很大的差别。本文选取三种常用的冲蚀计算模型:Finnie模型,sommerfeld模型和Tulsa模型,将这三种模型导入计算流体动力学仿真软件FLUENT中,对生产管柱中的直管进行冲蚀仿真并对仿真结果进行分析。结果表明:sommerfeld冲蚀模型与实验数据误差最小,Finnie模型和Tulsa模型所得的冲蚀速率均过小,与实验数据相差较大。由于大多数冲蚀模型只在特定的条件下冲蚀预测比较准确,因此,找到适用于不同工况下的冲蚀模型很有必要。     

等离子渗氮Ti合金基体上的TiN涂层的砂浆冲蚀特性

在射流冲蚀装置中研究了等离子渗氮Ti合金基体上的TiN涂层在砂浆介质中的冲蚀行为.砂浆冲击速度为6.4～15.2m/s.结果表明:在低冲击速度下,TiN涂层具有很高的抗冲蚀性能.随着砂浆速度的提高,TiN涂层被砂浆击穿甚至开裂,对基体的保护作用降低.涂层穿孔后,位于冲蚀区中部显露的渗氮基体形成塑性形变条片,边缘区则由于砂浆对基体的切削作用而被冲蚀.     

硅对球墨铸铁冲蚀腐蚀磨损耐磨性的影响

研究不同含硅量的球墨铸铁分别以90°和45°冲击角度在酸性、中性和碱性石英砂介质中的冲蚀腐蚀磨损特性.结果表明:球墨铸铁的冲蚀腐蚀磨损耐磨性随含硅量和冲击角度的增加而增加,在介质pH值为7时最高.球墨铸铁冲蚀腐蚀磨损机理的研究表明,在酸性介质中是粒子显微切削和腐蚀共同作用为主,而在中性和碱性介质中是以粒子显微切削为主,腐蚀的作用较弱.     

镍-铬基及其复合涂层的冲蚀磨损性能研究

采用超音速电弧喷涂技术和微弧等离子喷涂技术,在45钢基体上分别制备了Ni-Cr基复合涂层和Ni-Cr/ZrO2梯度涂层.研究了涂层的冲蚀磨损性能,并对涂层的冲蚀磨损形貌及冲蚀磨损机理进行了分析.结果表明,随着冲蚀角度的增大,Ni-Cr基复合涂层与Ni-Cr/ZrO2梯度涂层的冲蚀率都呈现先增加后减小的趋势,并且大约在60°冲蚀角时,冲蚀率达到最大值.     

强风沙环境下高速列车车体冲蚀特性研究

为研究高速列车在不同车速下受到强风沙的冲蚀效应,基于欧拉-拉格朗日体系,利用DPM模型将风和空气设为连续相,将沙子颗粒设为离散相,对不同车速、沙粒粒径和风速下的高速列车的冲蚀效应进行了数值模拟。结果表明：随着列车车速的增加,冲蚀率开始的增速较缓,后来急剧增加;随着颗粒直径的增加,冲蚀率开始时增长较快,后面增长较为平缓。随着风速的增加,列车的冲蚀率开始时增长较缓慢,同时随车速的增大,列车的冲蚀率也逐渐增大。为研究高速列车车体处实际的冲蚀效应,在忽略涂层的情况下,采用冲蚀磨损实验机与数值模拟结合的方法,研究颗粒形状与质量流量对冲蚀效应的影响。结果表明：当颗粒形状因子增加时,车体的侵蚀率下降,而决定车体的冲蚀磨损主要是微切削磨损,当质量流速增加时,磨损率先增加后下降。     

冲蚀角对Al2O3颗粒增强铝锰合金复合材料冲蚀磨损性能的影响

采用旋转冲蚀磨损试验对比研究了冲蚀角度(45°和90°)对共晶成分铝锰合金和AlO3,颗粒增强铝锰基复合材料抗冲蚀磨损性能的影响规律,分析了材料的组织特征及冲蚀磨损后磨痕形貌.结果表明:铝锰合金的铸态组织为锰在铝中的同溶体以及MnAl6和Al11Mn4相;而复合材料的铸态组织为在与铝锰合金相近的基础上分布着的δ-Al2O3颗粒.随冲蚀时间的延长,当冲蚀角为90°时,冲蚀磨损失重率缓慢递增,磨痕形貌主要是由正向应力造成的变形磨损,产生冲蚀坑;而在45°冲蚀角情况下,失重率先增后降,存在着极大值,磨痕形貌主要是由切向应力造成的切削磨损,形成犁沟.     

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO<,2>-7%Y<,2>O<,3>热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状品重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等...     

材料冲蚀磨损的数值模拟研究现状及展望

总结了几种经典的冲蚀磨损理论模型,分析了各个模型的优缺点,认为至今仍没有一个公认的普遍适用的理论模型可用于预测材料的抗冲蚀性能。综述了国内外冲蚀磨损数值计算模型,发现以往的冲蚀数值模型很少涉及到温度对冲蚀的影响,对多粒子冲蚀的模拟与实际工况仍存在较大差距。介绍了冲蚀模拟中对冲蚀模拟的准确性具有至关重要作用的关键技术,包括材料本构模型、失效准则、数值计算算法,接触计算算法等,最后提出了冲蚀磨损今后的研究和发展方向。     

合金元素对球墨铸铁冲蚀腐蚀磨损特性的影响

研究了添加Cr、Ni、Mo合金元素的球墨铸铁，分别以90°和45°冲击角度在酸性、中性和碱性石英砂介质中的冲蚀腐蚀磨损特性。结果表明：球墨铸铁的冲蚀腐蚀磨损耐磨性随合金元素的加入而增加，并且随介质pH值和冲击角度的增加而增加。球墨铸铁冲蚀腐蚀磨损的机理，在酸性介质中是以粒子显微切削和腐蚀共同作用为主，而在中性和碱性介质中是以粒子显微切削为主，腐蚀的作用很弱。     

高压压裂液对JY-50压裂弯管冲蚀行为影响的数值模拟

目的研究在水力压裂作业中,高压压裂液对JY-50压裂弯管冲蚀磨损的影响规律及其主要影响因素。方法基于液-固两相流理论、FLUENT冲蚀模型,为消除误差,应用FLUENT3次重复性分析并取平均值,得到支撑剂密度、粒径、质量浓度、压裂液流速的变化对弯管冲蚀行为的影响。结果压裂弯管的易冲蚀区域为弯管段靠近出口的内壁面外侧区域和接近弯管出口的直管区域。随着支撑剂密度和粒径的增大,最大冲蚀速率均增大,支撑剂密度从2500 kg/m3增大到3500 kg/m3时,最大冲蚀速率增长了0.69倍,粒径从0.074 mm增大到0.54 mm时,最大冲蚀速率增长了1.45倍,但二者对平均冲蚀速率数值影响变化不大。支撑剂质量浓度的增大,导致冲蚀速率呈近似线性增大,从40 kg/m3增大到210 kg/m3时,最大冲蚀速率增长了2.3倍,平均冲蚀速率增长了1.526倍。流速从5 m/s增大到25 m/s时,最大冲蚀速率平均增长了34.30倍,平均冲蚀速率也增长了34.85倍。结论对JY-50压裂弯管冲蚀行为及影响进行了数值模拟,获得了压裂液的参数变化对压裂弯管的冲蚀影响规律,综合最大冲蚀速率和平均冲蚀速率数值及其增长倍数分析,压裂液流速是冲蚀速率增长的主要因素,对弯管冲蚀磨损影响显著。