表面粗糙度对304不锈钢空蚀腐蚀联合作用的影响

为探究不同表面粗糙度对腐蚀空蚀破坏的影响机制,利用超声空蚀实验装置,对不同表面粗糙度的304不锈钢试样在质量分数3.5%NaCl溶液中进行空蚀腐蚀联合作用实验。通过分析试样的质量损失、表面形貌、显微硬度和电化学性能变化,探究不同表面粗糙度对空蚀腐蚀表面形貌和性能的影响规律。结果表明：空蚀腐蚀后的304不锈钢试样表面出现蚀坑,且蚀坑主要发生在磨痕边缘,并呈现腐蚀和空蚀双重特征;随着表面粗糙度的增大,蚀坑的密度增加,试样质量损失更加严重,但粗糙度达到一定程度时,空蚀会降低表面粗糙度数值,起到平整作用;经过空蚀腐蚀作用后,试样表面均出现硬化现象,但随着表面粗糙度的增大,试样表面硬化现象变弱;空蚀腐蚀后,试样的腐蚀电流增大,腐蚀电位负移,且随着粗糙度增大,试样的腐蚀电位和腐蚀电流变化也增大,呈现耐腐蚀性能不断下降趋势。     

水介质对超声空蚀纳米生成物形貌的影响

为探究水介质下超声空蚀纳米结构的生成机制,研究不同水介质条件下超声空蚀纳米生成物的形貌特征。利用超声振动空蚀实验装置,在4种不同水介质中分别对45钢样品进行超声空蚀实验,通过激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜对实验后样品表面空蚀纳米生成物形貌进行分析。结果表明:45钢在不同水介质中空蚀生成的纳米微结构有很大差异;在去离子水和Na Cl溶液中空蚀坑环状区域纳米结构呈现为不规则絮状结构,在自来水和Na₂SO₄溶液中生成的空蚀坑周围形成了纳米多层片状结构;在自来水中,随着超声时间的增加,纳米单层片状结构先是长度方向尺寸增大,后逐渐叠加成纳米多层片状结构,总厚度增大。45钢在自来水中超声空蚀生成的纳米多层片状结构的尺寸,与实验时间和介质中离子有关,源于空蚀-腐蚀耦合作用产生;自来水中的SO₄^2-等离子也为片状纳米层间的组装起到促进作用。     

空蚀与冲蚀交互作用下锡黄铜的材料流失及力学性能研究

利用转盘式磨损试验机模拟船用螺旋桨实际运行工况,通过失重分析、表面和截面形貌观察及力学性能测试,探讨了锡黄铜在含沙量不同的介质中空蚀与冲蚀交互作用下的材料流失规律及力学性能。结果表明:在含沙量为1kg/m3的测试介质中,空蚀与冲蚀交互作用下锡黄铜的材料流失孕育期很短,主要经历上升期、稳定期、衰减期,而当含沙量增加至2 kg/m3时,在相同交互作用时间内材料失重率明显增加,且稳定期不明显。空蚀与冲蚀交互作用后,锡黄铜表面呈现无明显方向性的短程犁沟状、鱼鳞状凹坑,存在明显的加工硬化现象。     

空蚀破坏的微观过程研究

通过空蚀试验和扫描电镜分析对空蚀试样的破坏过程进行了研究,进行了微观点跟踪观察。结果表明：在金属表面产生空蚀针孔,在随后大量气泡溃灭作用下,针孔壁逐渐小块剥落,形成空蚀坑,当空蚀坑相互连接时,原始表面全部剥落,新的空蚀针孔和空蚀坑又重新形成,使金属表面层层剥落。确定单个气泡溃灭产生的微射流是在金属表面造成空蚀针孔的原因,而空蚀坑的形成则是疲劳裂纹萌生和扩展的结果。     

微颗粒影响空蚀破坏的实验研究

在旋转圆盘空蚀实验装置上研究6种不同粒径和形状SiC和SiO2微颗粒对材料空蚀破坏的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观测实验后试样表面,对比分析实验后空蚀坑数目和坑径分布特征,发现加入同样质量分数微颗粒时,微颗粒粒径越大造成的试样空蚀坑数目越少,加入不同形状的微颗粒时对应试样的空蚀坑坑径分布规律不同,表明微颗粒粒径和形状可能对试样的空蚀破坏有着不同的影响。     

粗糙表面的空蚀机制研究

对2种不同表面粗糙度的45#钢进行超声振动空蚀实验,发现粗糙表面的空蚀程度(空蚀坑的数量和尺寸)比光滑表面的高.通过对空化形成条件及微射流对表面冲击过程的理论分析,指出粗糙表面比光滑表面更容易空蚀的原因是:粗糙表面的裂隙含有气核,增加了空化的几率;表面缺陷增多增加了破损的几率;表面凸起阻挡射流冲击表面后的侧向流动,延缓了冲击高压区的卸载导致蚀坑加深;侧流冲击导致凸起破断和表面撕裂.     

离心泵叶轮材料HT200的空蚀磨损机理研究

在圆盘式磨蚀试验台上，对HT200和45^#碳钢进行了模拟实际工况条件下的空蚀磨蚀实验，用失重法评价了两种金属材料的抗空蚀磨损性能，并用扫描电镜观察了空蚀试件表面形貌，试验结果表明：45^#碳钢的抗空蚀性能远要比HT200灰铁好；空蚀的本质是由微射流对试件表面的冲击而产生的低周疲劳过程；从摩擦学设计的角度考虑，45^#碳钢和灰铸铁HT200都不适合选为叶轮材料。     

空蚀初生期破坏程度的表征方法

空蚀破坏实验中,传统表征方法不能准确表征空蚀初生期的破坏程度.提出一种蚀坑法和面积法相结合,利用SEM空蚀图像和数字图像处理来表征空蚀初生期破坏程度的方法.采用抽样方法获取空蚀试样表面SEM图像,对图像进行蚀坑轮廓识别、蚀坑填充和分割等处理,最后进行蚀坑信息统计,获得样本总体的单位面积蚀坑数量、蚀坑面积百分、蚀坑平均直径3个参数,从而实现了对试样整体空蚀初生期破坏程度的准确衡量.     

水泵抗空蚀激光熔覆材料研究

熔蚀（汽蚀）是影响泵装置安全运行的主要问题。由于空蚀的剥蚀（erosion),不仅造成水泵过流部件的破坏,还引起水泵工作性能的恶化,流量和扬程降低,能耗增加。本文根据水泵抗空蚀预防护和修复研究的现状,结合激光熔覆研究的成果,利用2kW级CO2连续横流激光器,采用Ni基合金粉末,首次在水泵过流部件的主要制造材料（铸伯和铸钢）上进行了激光熔覆试验研究。并采用磁致伸缩仪对试样的抗空蚀能力进行了测试,试验结果表明,经过激光熔覆处理试样的抗空蚀能力大幅度提高,与合金粉末喷焊相比不仅变形极小而且抗蚀性能也有不同程度的提高。     

环境压力对冲蚀、空蚀交互磨损影响研究

在转盘式磨损试验装置上进行了环境压力对冲蚀和空蚀交互磨损影响的试验,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,模拟水轮机工况,数值研究了试件表面汽液固三相流场及特性,以及环境压力对交互磨损的影响。结果表明:在4种环境压力参数下,交互磨损失重量随着环境压力的增大呈线性递减,即环境压力越大交互磨损程度越轻微;数值计算的转盘表面总压等值线、汽相体积比等值线两者的叠加区域与试验结果中试件的交互磨损表面形貌基本一致,即数值计算结果和试验结果吻合得较好。     

水力机械抗汽蚀材料研究新进展

对抗汽蚀新材料的研究与应用现状进行了综述,包括形状记忆合金、加工硬化型合金（Ni3Al、Ti基合金）、金属涂层材料及非金属涂层材料等,并对未来抗汽蚀新材料的研究进行了展望.     

气蚀的CFD评价方法

对空化射流气蚀实验装置的内部流场用CFD软件进行数值仿真计算,建立气泡破灭假设,利用气穴数σ评价气蚀的位置及程度,将仿真结果与实验数据对比得出气蚀发生的σ范围.结果表明:对于石油基液压油(ISO VG 32),气蚀发生在σ=1～6时,当σ=2.5时气蚀最严重;对于自来水,气蚀发生在σ=0.5～3时,当σ=1.5时发生最大气蚀.     

表面形貌与空化噪声的相关性研究

空蚀过程中,材料的表面形貌与噪声均会发生变化。在超声振动空蚀装置中,空泡的溃灭情况并不会随着空蚀阶段的发展而发生变化,即空泡噪声不变。固体材料在空泡溃灭时形成的微射流或冲击波作用下所形成的噪声是引起整体噪声变化的主要因素,并受材料表面形貌的影响。通过相关性分析方法,得出在超声振动空蚀实验装置中,由于空泡溃灭冲击固体表面所形成噪声的特征频率所在频段的中心频率为3.15 kHz与6.3 kHz,并且它们对应的声压级随粗糙度的增大而逐渐减小。     

滑动轴承中气蚀磨损现象研究现状评述

介绍了滑动轴承产生气蚀磨损现象的过程及传统上的通常解释方法，通过对国际上近20年来滑动轴承气蚀现象研究情况的分析总结，归纳了各种关于滑动轴承气蚀发生的机理研究、针对气蚀现象所产生的各种算法、针对空气蚀及蒸气蚀所进行的各种实验研究，介绍了主要的研究成果，指出存在的问题，并探讨了进一步开展研究的方向。     

钢的气蚀规律的研究

在旋转圆盘仪上对五种钢的气蚀破坏规律进行了研究。结果表明：钢的气蚀累积失重量与工作时间符合指数关系，且不同性能的钢有不同的气蚀孕育期。     

WC/NiCrSiB复合覆层抗冲蚀气蚀性研究

用氧乙炔焰喷焊法制备了NiCrSiB及其加入WC陶瓷颗粒的复合覆层材料，用光学显微镜分析了覆层的显微组织，并对覆层材料的浆体冲蚀和气蚀抗力进行了研究，用扫描电子显微镜对覆层表面气蚀破坏形貌进行了观察。结果表明：WC／NiCrSiB复合覆层材料不仅抗浆体冲蚀能力比基体材料有了很大的提高，而且耐气蚀性也有一定的提高。最后对覆层材料的浆体冲蚀和气蚀机理进行了分析。     

铸铁气蚀破坏机制

从铸铁基体组织，石墨形态，合金元素等方面探讨铸铁气蚀性能的影响因素，分析空化的力学冲击作用与气蚀时的材料受力情况，研究铸铁气蚀裂纹核的形成与扩展乃至导致铸铁气蚀破坏的过程，剖析球墨铸铁的气蚀特点。     

液体中空泡收缩过程的数值研究

材料在液体中的空蚀破坏程度会因为液体环境的改变而大相径庭,而液体中空泡的生长、溃灭是造成材料空蚀破坏最根本的原因。为了研究液体环境对空泡运动过程的影响,利用有限差分法计算空泡在不同液体环境中的收缩过程,对不同液体黏性、表面张力条件下不同尺寸空泡的收缩过程进行了分析。计算结果表明:液体黏性会减缓空泡收缩过程中的脉动现象,且黏性越大,空泡收缩过程中脉动现象所持续的时间越短,脉动幅度也越小;表面张力越大,空泡收缩稳定后的半径也越大,且表面张力在空泡收缩过程中表现出的对空泡泡壁的加速效应会增大空泡的脉动频率。与前人的研究相比,研究还发现:在同样的液体环境中,随着空泡初始半径的减小,空泡在收缩过程中呈现出的脉动现象所持续的时间会越来越短,而最终稳定后的量纲一半径则会越来越大,即空泡在收缩过程中被压缩的比例越来越小。计算结果为理解液体中空泡的溃灭行为和由此引起的空蚀破坏提供了理论依据。     

冲击形式产生的冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损试验研究

舰船等海洋运输装备在海水中行驶时,船体表面受到含沙海水的冲蚀磨损,舰船行驶速度变化引起的空蚀磨损,以及海水的腐蚀磨损,因此舰船表面材料的破坏形式是冲击式的冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损。为了研究联合磨损的影响因素,研制冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损试验台,并实验研究沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度以及冲蚀速度对45钢试件的联合磨损影响规律。实验结果表明:冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损程度强于冲蚀和空蚀交互磨损或单纯腐蚀磨损,在较低的沙粒浓度和较低的含盐浓度条件下,金属材料联合磨损质量损失与沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度和冲蚀速度均成正比关系。磨损面形貌分析表明:随着沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度、冲蚀速度的增加,试件表面的冲蚀沟和空蚀孔的磨痕深度和面积增大,而在人造海水中,试件表面不仅存在冲蚀沟和空蚀孔,还产生了腐蚀坑。