冲击参数对兰新铁路混凝土结构冲蚀磨损的影响

兰新铁路第二双线(新疆段)穿越五大风区,风区地段,强风携带的沙粒对兰新铁路混凝土结构产生严重的冲蚀磨损,造成混凝土结构耐久性的降低.本文针对戈壁风沙流环境特点,采用气流挟沙喷射法,对混凝土结构材料进行冲蚀磨损试验,研究冲击参数(冲蚀速度、角度和时间)对混凝土冲蚀磨损的影响.实验结果表明,混凝土靶材在各冲蚀速度下,90°冲蚀时冲蚀率最高,而30°冲蚀时冲蚀率最低,与传统的脆性材料的冲蚀规律相一致.在不同攻角下,冲蚀速度越大,冲蚀率越高;在低角度冲蚀时,速度指数与传统的脆性材料的冲蚀模型预测值相一致,而在高角度冲蚀时,速度指数偏离了理论预测范围.随着冲蚀时间的延长,混凝土材料的冲蚀率逐渐降低,且冲蚀率开始下降迅速,而后逐渐变缓.     

粘土改性环氧树脂浆液冲蚀磨损研究

研究了粘土改性环氧树脂的浆液体冲蚀磨损性能。研究表明:不同粘土加入量的改性环氧树脂的冲蚀磨损率随冲蚀角度的变化规律相同,变化曲线呈W形,材料表现出从脆性材料向塑性材料过渡的冲蚀磨损特征;粘土改性环氧树脂的冲蚀磨损率随粘土加入量增加而降低,但磨损率下降不是线性的,当粘土加入量在0~1%之间时环氧树脂的磨损率下降速度大,而随着粘土加入量进一步升高,环氧树脂磨损率降低速度缓慢。     

Al-B2O3-CeO2-粉煤灰复合增强涂层成分设计及冲蚀磨损分析

为了提高粉煤灰作为增强材料在金属基复合材料中的应用和性能,通过热力学分析和正交优化试验确定Al-B₂O₃-CeO₂-粉煤灰复合增强涂层各成分之间可能发生的反应及最佳配方比例,采用等离子喷涂在ZG310-570基体制备了粉煤灰复合增强涂层,分析了粉煤灰复合增强涂层的表面形貌、物相和冲蚀磨损性能。结果发现,热力学分析和正交优化试验表明Al、B₂O₃、CeO₂和粉煤灰之间能发生固相反应,粉煤灰复合增强涂层配方最佳比例质量分数为粉煤灰55%、B₂O₃20%、Al20%、CeO₂5%;粉煤灰复合增强涂层呈凹凸不平的片层状结构,致密性好,存在纵向裂纹、未充分融化颗粒和孔隙;X射线分析表明粉煤灰复合增强涂层有Al₂O₃、CeB₆、2MgO·SiO₂、3CaO·B₂O₃等新相生成,与热力学分析结果一致;在一定冲蚀时间和冲蚀角度下,不同冲蚀转速时ZG310-570基体表面粉煤灰复合增强涂层的相对耐冲蚀磨损性能比基体分别至少提高了20.41倍、22.43倍和23.17倍。     

1Cr9MoVNbN叶片WC-Co防护涂层结构与性能研究

采用等离子喷涂和超音速火焰喷涂工艺在汽轮机动叶片1COMoVNbN母材上制备了WC-Co防护涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和高温冲蚀试验机等技术研究了涂层的相结构、表面形貌、孔隙率以及抗高温氧化和抗固体微粒侵蚀性能。结果表明,超音速火焰喷涂相比于等离子喷涂所制备的涂层中,WC相含量较多,涂层致密,孔隙率小。超音速火焰喷涂制备的含17%Co的WC-Co涂层相比于母材具有较好的抗高温氧化和抗固体微粒侵蚀性能。     

冲蚀速度对Q235钢表面热浸镀铝锰层的冲蚀磨损性能的影响

针对新疆沙漠戈壁盐渍土壤、酸雨及高矿化度盐碱水质对钢铁材料腐蚀性强的特点,采用热浸镀铝锰合金层工艺对Q235钢表面进行改性,在Q235钢表面获得Al-Mn合金镀层.采用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射对镀层的组织结构、成分形貌进行了分析,并对改性层的冲蚀磨损性能进行研究,获得了镀层在不同速度下的冲蚀磨损量.结果表明:纯铝镀层表面呈枝晶状,铝锰合金镀层出现了块状的铝锰化合物相,铝锰合金镀层是由Al、FeAl3、Fe2Al5和MnAl6相组成.在不同的冲蚀速度下,铝锰合金镀层的质量损失均小于纯铝合金镀层的质量损失,因此这种热浸镀铝锰合金镀层具有优良的耐冲蚀磨损性能.     

航空发动机叶片 TiN / Ti 涂层基体冲蚀响应数值模拟

目的研究Ti N/Ti涂层结构变化对TC4钛合金基体冲击塑性应变的影响。方法采用有限元分析软件ABAQUS建立球形Al2O3颗粒冲击覆有Ti N/Ti涂层TC4基体的二维轴对称模型,分析涂层硬质层厚度、硬质层层数对基体在冲击过程中的等效塑性应变的影响规律。结果对于无涂层的基体,其冲击塑性应变仅发生在冲击的加载阶段,冲击塑性应变分为加载及卸载两个阶段,加载阶段基体的塑性应变由球形颗粒的冲击产生,卸载阶段基体的塑性应变由涂层硬质层的回弹产生。对于单层结构涂层,当硬质层厚度低于12μm时,随着硬质层厚度的增加,基体的塑性应变较大且呈振荡变化;当硬质层厚度超过12μm时,随着硬质层厚度的增加,基体的塑性应变减小。对于多层结构涂层,当硬质层的厚度不变,增加涂层硬质层层数使得基体的塑性应变减小。结论有限元可以模拟分析Ti N/Ti涂层结构对TC4钛合金冲蚀性能影响规律,优化Ti N/Ti抗冲蚀涂层的结构设计参数,对抗冲蚀涂层的结构设计及其进一步研究具有指导意义。     

耐冲蚀磨损胶粘涂层的研究

利用自制气固冲蚀磨损试验装置，研究了粘料和固化剂的种类、增韧剂的种类和加入量，棕刚玉填料的粒度和加入量对耐磨涂层冲蚀率的影响，成功地研制出一种新型耐磨涂层。在不同攻角下对该涂层与１６Ｍｎ钢进行了对比试验。     

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。     

WC和Al2O3对氩弧熔覆FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层组织和耐冲蚀性能影响

利用氩弧熔覆技术制备了FeAlCoCrCuTi_0.4,WC/Al₂O₃-FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层,并通过XRD,SEM,EDS,硬度测试和冲蚀磨损测试等方法,探究了WC和Al₂O₃的添加对FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层显微组织和性能的影响.结果表明,通过氩弧熔覆技术所制备的合金涂层表面成形性良好,无孔洞、裂纹等缺陷产生,与基体呈高强度冶金结合.WC和Al₂O₃的添加对涂层稀释率的降低有显著作用.三种涂层都是主要由Bcc相（Fe-Cr固溶体）构成,晶粒以胞状树枝晶形式存在.添加WC后,晶粒细化明显,在各种强化作用下涂层硬度为685.8 HV.且WC和Al₂O₃的添加显著提高了涂层耐冲蚀磨损性能,耐磨性几乎可以达到FeAlCoCrCuTi_0.4高熵合金涂层的2倍.     

La对热浸镀渗铝层抗冲蚀腐蚀磨损性能的影响

研究了稀土La及其加入量对热浸镀渗稀土铝合金渗层显微硬度及抗冲蚀腐蚀磨损性能的影响.结果表明,在相同的工艺条件下, 与渗纯铝相比,加入稀土La元素后,渗层的显微硬度和抗冲蚀腐蚀磨损性能均得到了不同程度的提高.且当La含量为0.5%时, 渗铝层的显微硬度和抗冲蚀腐蚀磨损性能均为最好.