流体机械的空蚀机理及其防护

运用数学，从流体力学原理上分析了流体机械发生空 蚀时出现的高温、高压、高浓度化学活性物质与自然界温度、气压及机械结构的关系，并提出预防空蚀的方法.     

金属材料的空蚀研究进展

综述了空蚀的基本原理、研究空蚀的实验设备、空蚀程度的表示方法、空蚀评价指标的研究现状和抗空蚀金属材料的选择原则及几种最新型耐空材料,指出了目前抗空蚀金属材料的研究热点和未来的发展方向。     

抗空蚀金属材料的研究进展

本文简述了空蚀机理及其影响因素,介绍了抗空蚀金属材料方面所取得的进展,在总结现有成果的基础上,提出了抗空蚀金属材料研究的不足,对今后抗空蚀金属材料的研究,给出了一些新的观点和建议.     

TC4钛合金在溴化锂水溶液中的空蚀行为

利用超声波气蚀试验机研究了TC4钛合金在温度为25℃蒸馏水和38%溴化锂水溶液中的空蚀行为。利用扫描电镜跟踪观察了空蚀形貌,测量了空蚀条件下的累积失重以及表面粗糙度的变化,对比了其在溴化锂溶液中静态和空蚀条件下的动电位极化曲线。结果表明,在空蚀相同时间条件下,TC4在溴化锂溶液中的累积失重量相比蒸馏水中有所升高。与静态相比,空化使TC4的自腐蚀电位正移近230mV,电化学腐蚀速率增加一个数量级。两种介质中的空蚀形貌相似,都是由初期出现裂纹和蚀坑发展到后期的蜂巢状结构。在溴化锂水溶液空蚀过程中,力学因素是造成腐蚀磨损失重的主要因素,但在交互作用中腐蚀对空蚀的促进作用更为明显。     

金属材料空蚀过程中的腐蚀作用

综述并深入讨论了空蚀过程中的腐蚀作用,提出了金 属材料在空蚀过程中,在机械或力学作用下形成的材材料表面电化学不均匀性和电偶电池的 设想.     

TiNiNb合金的空蚀

利用旋转圆盘装置研究TiFiNiNb合金和0Crl3Ni5Mo不锈钢的空蚀行为，并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对TiNiNb合金和0Cr13Ni5Mo不锈钢的作用，结果表明，TiNiNb合金的抗空蚀性能优于0Crl3Ni5Mo。在压痕试验中，TiNiNb合金能吸收高于0CI13Ni5Mo的弹性能，该性能特点使TiNiNb合金在空蚀过程中能吸收和释放较多的冲击能量，减少损失，呈现良好的抗空蚀性能。     

热喷涂抗空蚀涂层及改性技术研究进展EI北大核心CSCD

当今世界各国对高速舰船、绿色水电设施以及先进飞行器的需求愈发迫切,但动力核心部件-推进器、水轮机和航空发动机无一例外存在严重的空蚀损坏问题,亟需利用对部件尺寸适应性好的热喷涂技术在其表面制备抗空蚀涂层进行防护。针对现役过流部件常用金属材料在不同液体介质中易空蚀损坏的本质问题,分类详述热喷涂技术制备的金属、陶瓷和金属陶瓷三大类抗空蚀涂层的优势和研究现状,着重介绍其抗空蚀机理,并基于热喷涂涂层空蚀损坏的共性难题,论述多种行之有效的改性技术。通过与常用金属材料的空蚀性能对比,指出在不同工况环境下分别最有潜力获得应用的涂层种类。提出未来应从研制新材料和发展实用性更强的改性技术两个方面共同设计构筑性能更为优异的抗空蚀涂层,更好地推动其应用并解决装备的空蚀损伤问题。     

激光气体氮化Ti和Ti-6Al-4V合金的空蚀行为

液体中气泡的剧烈塌缩在材料表面导致空蚀。由于空蚀导致的损伤经常发生在不同装备部件上,如:泵、水力涡轮、叶轮及医药工业中用的高速搅拌器。金属材料的空蚀抗力受其表面性能影响较大,表面工程是提高金属材料空蚀性能的有效手段。由于钛及其合金具有优良的比强度、抗腐蚀能力     

钛合金表面防护技术及发展

评述了钛合金高温氧化及防护方面的研究进展，并对今后防护涂层的研究提出了建议。     

激光表面纹理加工对Ti6Al4V空蚀性能的影响

采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工。采用表面粗糙度测试仪、接触角测量仪和X射线衍射仪对激光纹理加工试样的表面特性进行表征,采用磁致伸缩超声振动仪对试样的抗空蚀特性进行测试,采用光学显微镜和扫描电子显微镜对试样空蚀前、后的表面形貌进行观测。结果表明:经激光表面纹理加工,试样的硬度由337HV提高到550HV,水接触角增大10°;激光纹理加工试样的抗空蚀特性有所改善,特别是对于具有较小间距网格形状的表面纹理试样,其表面空蚀面积的比例小于抛光试样的1/10;激光纹理加工试样的抗空蚀特性的改善与硬度梯度效应、缓冲空泡运动和限域作用等效应相关。     

钛合金表面CrAlTiN单层涂层冲蚀损伤机理研究

目的主要开展钛合金表面制备Cr Al Ti N单层涂层后的撞击实验,探究不同条件下钛合金表面的冲蚀损伤规律,揭示钛合金表面的冲蚀损伤机理。方法采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备Cr Al Ti N单层涂层,并利用空气炮发射速度为300m/s的单个钢珠,在不同角度(30°、45°、60°、90°)下对涂层进行撞击损伤模拟。采用扫描电镜对撞击形貌进行观察,结合撞击表面的元素分析结果,探究钢珠撞击涂层表面的冲蚀损伤机理。结果 90°攻角下,涂层的破损主要由撞击产生的裂纹和涂层表面"液滴"的剥落共同作用引起。45°、30°攻角与60°攻角的撞击相似,损伤主要由两部分组成:一部分是垂直作用产生的裂纹和撞击导致的液滴剥落引起的涂层损伤;另一部分是切向作用引起的摩擦磨损和摩擦过程中产生的温度效应导致的钢珠熔覆。能谱图点44处主要含有Fe2O3、Ti N两种物质,说明该点的涂层已经破坏,并且在切削磨损的同时,钢珠撞击的损伤还伴随着氧化磨损。结论在300m/s的速度下,冲蚀损伤最严重部位为钢珠与涂层接触部位。冲蚀过程中会因温度效应使钢珠熔覆在涂层表面,涂层表面越粗糙,则熔覆物越多。涂层的损伤主要源于垂直分量导致裂纹的萌生和切向的犁削作用。     

铁基块体非晶合金的空泡腐蚀研究

通过对超声空化作用过程中试样表面物相组成变化和试样失重的实验研究,分析了Fe74Al4Ga2P12B4Si4铁基块体非晶合金的空蚀过程。分别采用处于晶态和非晶态的铁基块体合金,在自来水中进行超声空化实验,确定了材料特性对空蚀过程的影响。结合已有的空泡形成和溃灭理论,初步提出了铁基块体非晶合金的耐空蚀机理。     

表面纹理和表面膜对Ti6Al4V合金空蚀特性的影响

为研究表面纹理和表面膜对材料抗空蚀特性的影响,采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工,在纹理加工试样上采用自组装技术制备自组装分子膜。采用接触角测量表征试样的表面特性,通过对试样的抗空蚀特性进行测试和对试样空蚀前后的表面形貌进行观测,分析试样的空蚀发生机制。结果表明,Ti6Al4V试样上激光加工表面纹理可显著提高其抗空蚀能力,纹理加工试样上制备自组装分子膜,由于具有疏水特性可以进一步改善试样的抗空蚀能力;网格纹理试样的抗空蚀能力由于表面硬度高、硬度梯度大及突起高硬度点分布均匀而强于直线纹理试样;沉积薄膜纹理试样的抗空蚀能力随着间距的增大而增大,未沉积薄膜试样的抗空蚀能力随着间距的增大而减小。     

钛合金穿甲侵彻损伤行为研究现状

钛合金因其具有比强度高、抗弹性能优异等特点,在装甲防护领域具有广阔的应用前景。在实际服役中,装甲会不可避免地受到损伤,这要求钛合金有较好的抗弹性能,开展钛合金穿甲侵彻损伤行为研究十分必要。研究综述近年来国内外钛合金穿甲侵彻损伤的研究情况,从穿甲过程、宏微观损伤特性、失效机制、存在的问题等4个方面进行简要的论述,讨论钛合金装甲研究存在的问题。结果表明：装甲的损伤形式与侵彻方式、组织等多方面的因素有关,该研究在应力波传播特性、损伤区域的定量表征、微观损伤与典型组织表征与评价、抗弹性能的关键因素及优化设计等方面仍有不足。穿甲侵彻损伤行为的研究为钛合金装甲工程化应用提供借鉴。     

纯钛空化水喷丸表面强化及空蚀损伤

采用空化水喷丸技术对工业纯钛表面进行强化处理,研究表面强化机理及空蚀过程。通过显微硬度仪、光学显微镜对空化水喷丸后试样的表面硬度、显微组织、表面形貌和表面粗糙度进行分析。结果表明:具有密排六方结构的纯钛经过水喷丸处理后,试样表面强化层有大量的变形孪晶和次生孪晶。试样表面硬度最大可提高118HV0.2,而表面粗糙度Ra仅为2.1μm,这说明空化水喷丸对纯钛表面的强化效果显著,而且表面损伤较小。在30MPa水喷丸压力下,纯钛水喷丸最佳时间为80min,强化效果最好。水喷丸后试样的强化表面可分为A、B和C 3个区域。A区表面空蚀最严重,空蚀坑小而密集,B区和C区因受到二次射流的作用,空蚀坑具有明显的方向性。     

铝合金表面激光熔覆NiCrBSi的空泡腐蚀性能

采用连续波2kW YAG激光器在6061铝合金表面激光熔覆NiCrBSi合金，利用扫描电子显微镜（SEM／EDX），X射线衍射仪等分析检测设备研究熔覆层的组织形貌，化学成分及相组成，利用超超波感应空泡腐蚀设备对熔覆层在3．5％NaCl水溶液中的空泡腐蚀性能进行了系统评价，从而总结出激光熔覆层及基材的空泡腐蚀机制。     

TC4钛合金表面固体粒子冲蚀损伤行为及机理研究

目的 探究TC4钛合金在固体粒子冲蚀下的损伤行为,揭示钛合金表面的冲蚀机理。方法 采用自主搭建的冲蚀试验装置,以TC4钛合金为研究对象,综合运用正交试验法和控制变量法开展常温干砂粒冲蚀试验。通过扫描电镜综合分析冲蚀区域表面和截面的微观形貌,采用能谱仪分析冲蚀区域元素的组成,利用电子天平测量冲蚀磨损质量;讨论工艺参数对钛合金损伤行为及冲蚀机理的影响。结果 相较于冲砂量和冲蚀角度,冲蚀距离对冲蚀量的影响更大;冲蚀量随着冲蚀角度的增加呈先增大后减小的趋势,在40°附近达到峰值。结合数值模拟和试验研究结果发现,钛合金的损伤形式和冲蚀机理与冲蚀角度密切相关,在低攻角时形成了较狭长的犁沟和挤压唇,发生了明显的塑性变形,容易产生二次撞击,表现为微切削机制;在中攻角时,微切削与锤击效应共存,损伤最为严重;在冲蚀角度为90°时,形成了较多的撞击坑、挤压唇及少量的疲劳剥层,主要为锤击效应引起的疲劳破坏。在低攻角时,磨料动能损失较小,随着冲蚀角度的增加,磨料动能损失增大,且在不同攻角下均有破碎磨料嵌入基体。结论 冲蚀距离和冲砂量对钛合金冲蚀损伤的影响较为显著,冲蚀角度会影响钛合金的冲蚀机理,此研究结论可为钛合金结构件抗冲蚀设计提供理论依据。     

TC4钛合金表面冲蚀损伤机理的砂尘粒径依赖效应

在自主搭建气流喷射式冲蚀试验平台上,采用不同粒径的石英砂,对TC4钛合金进行冲蚀试验;利用电子天平、扫描电子显微镜和X-射线应力仪对试件表面冲蚀质量损失率、冲蚀区微观形貌及应力进行检测与分析。结果表明,TC4钛合金表面的冲蚀损伤机理显著依赖于砂尘粒径,并在400μm处发生机理转变。砂尘粒径小于400μm时,TC4钛合金表面冲蚀质量损失率小于0.4 mg/g,其表面损伤形式以犁削、切削、铲削以及点坑等塑性损伤为主;砂尘粒径大于400μm时,TC4钛合金表面在高应变率条件下发生表观韧脆转变,质量损失率突增至0.8 mg/g以上,损伤形式以解理破坏、脆性剥落为主。基于解理断裂的双判据模型,解释了砂尘粒径高于400μm时TC4钛合金表面发生的脆性剥落现象。     

17-4PH不锈钢表面激光熔覆钴基合金涂层的空蚀行为研究

采用激光熔覆方法在汽轮机叶片材料0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)沉淀硬化不锈钢表面制备Co基合金涂层,并研究其在蒸馏水和3%NaCl溶液中的空蚀行为.用扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析熔覆层的显微组织及元素分布并跟踪观察空蚀后试样表面的形貌;用X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别检查空蚀前后熔覆...