金属及陶瓷材料冲蚀研究的进展

固体颗粒冲击材料表面造成的冲蚀磨损，受入射粒子及靶材性能等多种因素影响；本文综述了金属材料的微切削、挤压锻造、变形磨损及脱层冲蚀磨损模型和陶瓷材料的弹塑性、准静态及晶粒弹射等冲蚀模型，以及由于入射粒子碎裂引起的二次冲蚀模型，并讨论了冲蚀的影响因素。     

增韧陶瓷冲蚀研究的最新进展

综述了有关增韧陶瓷的准静态，弹塑性，点坑及屑片和速座标系冲蚀模型及其力学分析，讨论了靶材韧性与硬度，冲蚀速度与冲蚀角，显微组织及相变增韧行为对冲蚀的影响规律的最新研究成果，对比分析了增韧增瓷和传统陶瓷及金属材料的冲蚀规律的异同之处。     

固体粒子冲蚀微切削模型的数值模拟研究

气动运输的管道内壁受到粒子冲击会产生冲蚀磨损,通常利用微切削模型来预测其寿命周期。利用ABAQUS/CAE建立塑性材料微切削过程的有限元模型,通过对切削过程中粒子受力分析,研究了冲蚀角和冲蚀速度对磨损率与冲蚀角关系曲线的影响,确立了微切削模型适用的冲蚀角范围。     

磨料水射流对脆性材料的冲蚀研究

磨料水射流技术作为一种特种加工技术，具有无刀具接触、无热影响区和加工范围广等优势，在众多领域得到应用。为了探究磨料水射流对脆性材料的冲蚀效果，构建和设计了磨料水射流外流场冲蚀仿真模型与磨料水射流冲蚀实验。以30 mm×50 mm的喷嘴外流场域为计算域，建立磨料水射流冲蚀仿真模型，并分析射流冲蚀过程中压力分布、水与磨料的速度分布及它们在射流中心线上的衰减规律。通过对氧化铝陶瓷材料的冲蚀实验，分析工艺参数对冲蚀孔径的影响，并结合仿真结果对比分析了射流束宽度与冲蚀孔径的关系。结果表明：水的速度随着喷嘴距离的增大而减小且分布范围变宽，射流宽度呈线性增大，磨料速度随喷嘴距离的增大而减小且分布范围基本不变；射流中心线上水的速度与磨料速度呈三段式衰减，水的第1段速度衰减段长度比磨料的长，但水的第2段速度衰减段长度比磨料的短；射流束能量的有效利用部分逐渐减小，但在15~25 mm的靶距范围内其有效利用部分较稳定，为40%；冲蚀孔径随喷嘴距离增大呈线性增大。研究结果为磨料水射流切割、铣削及抛光加工的参数选择提供实验依据，同时为磨料水射流加工过程仿真提供参考。     

含砂热油管道温度与流速双耦合流态冲蚀规律对比分析

为研究集输管道中含砂稠油与低黏原油对弯管内壁的冲蚀规律，通过优化的离散相(DPM)冲蚀模型及管道薄壁传热结构，对含砂稠油与低黏原油在温度与流速耦合作用下的流动过程进行模拟。结果表明：在相同流速下，稠油的冲蚀速率随温度变化的规律与其自身雷诺数的变化趋势一致，且冲蚀区域随温度升高会不断扩大；低黏原油的冲蚀速率随温度的变化易受流态影响，其冲蚀速率在过渡区会出现明显的波动过程，但冲蚀区域面积变化不明显。在流速增加的情况下，低黏原油在湍流区的冲蚀速率增长幅度明显大于稠油，且油温越低，低黏原油的冲蚀速率增幅越大。在相同的湍流输送状态下，原油冲蚀速率的变化主要受流速的影响，并且油温的降低对弯管处的减蚀作用有限。     

腐蚀／冲蚀联合作用下GH864合金破坏行为的研究

运用高温动态试验台及一系列分析手段，对ＧＨ８６４合金在腐蚀／冲蚀联合作用下的破坏行为进行了研究。结果表明：在高温段（７６０℃），合金发生的是高温热腐蚀为主、冲蚀为辅的破坏；在低温段（５９０℃），合金发生的是冲蚀为主、氧化为辅的破坏。腐蚀／冲蚀联合作用加快了合金的破坏。     

不同硬度35CrMo钢在含砂流体中的冲蚀试验分析

针对海洋石油井下工具常用材料35CrMo钢，进行了3种不同硬度下、5个不同冲击速率的冲蚀试验，对质量损失和冲蚀表面形貌进行了研究和分析，计算了冲蚀磨损率；分别拟合冲蚀磨损率与冲击速率和硬度的计算方程，分析了冲击速率和硬度对35CrMo钢冲蚀磨损率影响的变化规律。试验结果表明，35CrMo钢的冲蚀磨损率随冲击速率的增大而迅速增大，成2.55～2.66次方关系，随硬度的提高而减小，成线性关系。硬度和冲击速率各自独立影响35CrMo钢的冲蚀磨损率，不存在显著的相干性。     

基于水力空化技术的照明炬冲蚀试验研究

为了验证水力空化技术在报废弹药倒空领域的应用可行性并确定相关倒药参数,以某型照明炬为研究对象,设计了水力空化倒空系统,研究了喷嘴入口压力、喷距和冲蚀时间对照明炬冲蚀效果的影响。结果表明:水力空化系统可以倒空照明炬;冲蚀效果随着喷嘴入口压力的增大而增大;喷距影响冲蚀效果,且存在最佳喷距;随着冲蚀时间的增长,冲蚀效果在一定范围内增大,之后趋于平稳。这为弹丸装药倒空探索了一种新的技术方法。     

水力压裂工况高压管汇冲蚀磨损研究进展及展望

水力压裂施工中,高压管汇内壁承受携砂液中高流速、高强度支撑剂的冲蚀磨损作用,易发生损伤失效。通过总结现有的冲蚀理论和冲蚀试验装置,系统介绍了国内外对高压管汇材料冲蚀磨损问题的研究成果,对比分析了旋转式、喷射式和管流式试验装置对水力压裂工况下高压管汇冲蚀磨损研究的适用性,着重分析了喷射式冲蚀磨损试验中各试验参数对高压管汇冲蚀速率的影响规律;最后指出了当前水力压裂工况下高压管汇冲蚀磨损研究中存在的问题及未来的研究方向。     

氮气钻井过程中的耐冲蚀涂层

将多功能四通制造材料30CrMo钢作为基体材料,使用氩弧焊制备钴基合金HS113,625,Co-112堆焊层,采用喷焊方法制备Ni60涂层,使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法制备WC-12Co涂层。对该5种涂层的冲蚀行为使用自制的冲蚀试验机进行了研究,分析了显微组织与显微硬度对冲蚀性能的影响及涂层冲蚀后的表面形貌。结果表明:涂层的冲蚀失重与减薄均随冲蚀时间线性增加,HS113涂层的耐冲蚀性要优于其他4种涂层的耐冲蚀性;显微组织、硬度等均会影响涂层的耐冲蚀性能。     

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Al2O33种典型结构陶瓷材料的冲蚀磨损特性，研究结果对实际生产具有指导意义。     

陶瓷材料在固—液侵蚀中的表面微波纹形成机理

研究了陶瓷材料表面在固－液冲蚀条件下形成微波纺的现象以及相应的材料表面受损机理。为了检测表面微波纹的发展及验证新的理论模型，对四种工程陶瓷材料Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３稳定的ＺｒＯ２和Ｓｉａｌｏｎ在自制的固－液冲蚀装置上作了侵蚀测试。这些材料的受损机制包括脆性碎裂及一定程度的塑性形变。除了ＳｉＣ材料外，均发现一定程度的表面微波纹。光学金相与扫描电镜研究表明，影响材料受损机制及微波纹形成的参数包括     

井口除砂器抗冲蚀性能评价分析

含砂天然气对井口除砂器部件会造成严重的冲蚀进而降低开采效率,并且留下安全隐患。针对除砂器关键部件冲蚀严重的问题,从冲蚀角度和热处理2个方面研究其关键部件的耐冲蚀材料42CrMo、45钢、2Cr13、20CrMnTi和H13(4Cr5MoSiV1)的抗冲蚀性能。首先搭建冲蚀试验平台进行了冲蚀模拟试验,其次利用扫描电镜观察靶材冲蚀后的微观形貌,探讨冲蚀磨损机理。结果表明：当冲蚀角在30°～90°时,冲蚀率随冲蚀角的增加而减小;并非所有材料经热处理都能提高抗冲蚀性能;调质状态的2Cr13的抗冲蚀性能最优;调质状态的2Cr13、45钢和出厂状态的H13倾斜冲击时磨损形式以切削为主,垂直冲击时磨损形式为磨料冲击使靶材发生塑性变形而脱落为主。本试验为除砂器耐蚀件选材提供了参考。     

HVOF金属陶瓷涂层的冲蚀失效行为研究现状

超音速火焰喷涂具有粒子飞行速度高、涂层质量好、沉积速度快、材料选择性好以及与基体的结合强度高等优点。冲蚀是水轮机过流部件、轮船螺旋浆、泥浆泵及钻杆等的主要失效形式之一。HVOF技术制备的金属陶瓷涂层因其能显著提高金属零部件的耐冲蚀性能而受到广泛应用。本文对国内外HVOF喷涂金属陶瓷涂层的冲蚀失效行为进行综述,系统归纳了冲蚀颗粒粒径、冲蚀速度、攻角等外部因素及涂层的结合强度、孔隙率、涂层颗粒尺寸、碳化物颗粒的大小等内部因素对HVOF喷涂金属陶瓷涂层冲蚀失效行为的影响机制。并指出综合评价外部服役条件和自身性能参数对涂层冲蚀失效行为的作用机理是本领域今后研究的重点方向之一。     

Al-Si-Cu-Fe压铸合金搅拌摩擦加工表面改性后的组织及冲蚀磨损性能

目前,通过搅拌摩擦加工(FSP)表面改性来改善材料表面冲蚀磨损性能的报道较少。对Al-Si-Cu-Fe过共晶压铸铝合金实施了搅拌摩擦加工(FSP),利用扫描电镜(SEM)、二次电子像(SEI)、背散射电子像(BEI)及冲蚀磨损试验机,研究了FSP对铸铝组织演化及表面冲蚀磨损性能的影响规律。研究表明:压铸合金中除α-Al基体外,第二相主要为共晶Si、β-Al3(Fe,Mn) Si2相以及少量的初晶Si;经过搅拌摩擦加工后,第二相的类别未发生变化,但α-Al相及第二相颗粒均被细化;压铸合金中第二相为长宽比较大的颗粒,受到冲蚀后发生断裂,使颗粒与基体间形成微孔洞;而FSP合金中第二相颗粒长宽比较小,且分布均匀,因此冲蚀过程中脆性断裂较少,从而降低了冲蚀磨损过程中合金的冲蚀率;压铸合金及FSP合金冲蚀率均随着冲蚀攻角增大而减小。     

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，并结合因素试验，系统地了ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ２Ｏ３３种典型结构陶瓷的冲蚀磨损特性，研究结果对实际生产具有指导意义。     

超高分子量聚乙烯的剖蚀磨损

用气流喷砂型冲蚀试验装置测试了超高分子量聚乙烯（ＵｌｔｒａＨｉｇｈＭｏｌｅｃｕｌａｒＷｅｉｇｈｔＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）的冲蚀磨损性能，考察了冲蚀粒子的入射角，速度，粒子的硬度对冲蚀磨损的影响，用扫描电子显微镜观察冲蚀磨损表面形貌，指出：在高角冲蚀时，磨损机理主要为塑性变形和显微裂纹；在低角冲蚀时，磨损机理主要为显微镜切削和显微犁耕冲蚀磨损机理与冲蚀粒子有关。     

材料抗冲蚀性的研究进展

综述了材料内在因素和环境因素变化对冲蚀的影响,韧性材料的耐冲蚀性能优于脆性材料,脆性材料仅在10^0冲蚀角以下才表现出较好的耐冲蚀性;冲蚀下的脆性材料和塑性材料的区分不仅与材料的韧脆性有关,还与冲击粒子的动能有关。当粒子质量发生变化时,材料的冲蚀机理随之变化;影响材料耐冲蚀磨损的重要内在因素是弹性模量而不是硬度;各种冲蚀机理都有一定的适应性和局限性。     

连续管外壁冲蚀磨损规律

基于液-固两相流和冲蚀理论,建立环空携砂压裂液冲蚀磨损连续管外壁模型,采用Grant和Tabakoff模型求解砂砾冲蚀速率,并借助实验数据验证CFD数值模型;利用该模型研究弯曲连续管与直连续管、质量流量、砂砾粒度、压裂液注入排量及压裂液黏度对连续管外壁冲蚀磨损规律影响。数值计算结果表明:弯曲连续管冲蚀磨损严重,且最大冲蚀磨损发生在弯曲连续管与套管形成的小间隙处;随质量流量的增加,连续管冲蚀磨损愈加严重;砂砾粒度对连续管外壁冲蚀磨损影响敏感;随着注入流量的增加,连续管外壁冲蚀磨损呈快速增长趋势;压裂液黏度的增加,最大冲蚀率呈现下降趋势。     

电沉积镍合金的冲蚀-腐蚀磨损研究

采用MSH型腐蚀磨损试验机研究了电沉积纯Ni、Ni-P非晶合金、Ni-W-P非晶合金的冲蚀-腐蚀磨损行为,并结合电化学测量系统研究了上述材料冲蚀与腐蚀之间相互促进机理。结合XRD分析了冲蚀前后电沉积镍合金的相变行为。结果表明：冲蚀-腐蚀磨损试验前后,电沉积镍合金镀层的硬度都增加;Ni-P非晶合金受到冲击后,镀层明显的发生了由非晶向微晶的转变;镍合金在含盐砂浆中的腐蚀性能随着工况的不同而不同,试样在含盐砂浆中的冲击速度由0增加到3.14ms-1时,三种材料的腐蚀速率都减小,之后随着冲击速度的增大,试样腐蚀速度增加;镍及镍合金材料的冲蚀-腐蚀磨损失重都以冲蚀失重为主,试验条件下冲蚀与腐蚀的交互作用最高能使材料的冲蚀-腐蚀磨损失重增加42%。