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SiC/钢基表面复合材料冲蚀磨损性能研究

张玉萍  
【摘要】: 本论文针对浆料冲蚀磨损的实际工况,在总结现有浆料冲蚀磨损试验机优缺点及制造成本的基础上,综合运用机械设计制造、流体力学原理及水工原理等知识,研制了一台造价低廉、操作方便,可用于浆料冲蚀磨损试验的浆料冲蚀磨损试验机。测试表明,该试验机供浆稳定,材料冲蚀磨损数据重现性好,是较为可靠的研究浆料冲蚀磨损的试验装置,适合于耐磨材料对比选择以及浆料冲蚀磨损机理的研究。 在自制的浆料冲蚀磨损试验机上研究了SiC/钢基表面复合材料的冲蚀磨损性能。冲蚀磨损性能测试结果表明:复合材料的冲蚀磨损率在小于45°的低角度冲蚀磨损时较小,而冲蚀角度大于45°后则明显增大。其低角度冲蚀磨损机理为浆料中石英砂粒子对材料表面的切削和犁削作用。复合材料中SiC颗粒的存在有效地阻挡了冲蚀浆料中石英砂粒子的冲蚀速度和能量,由此使复合材料的相对冲蚀磨损耐磨性在45°角冲蚀时达到最大值,为Q235钢的4.03倍。冲击角度大于45°后,复合材料的冲蚀磨损机理转变为冲击断裂和切削。基体对SiC颗粒的“支撑作用”和SiC颗粒对基体的“保护作用”因SiC粒子在浆料的冲击和切削的共同作用下部分脱落而削弱,由此造成复合材料的相对耐磨性降低。当浆料中石英砂粒子尺寸增大时,该复合材料的冲蚀磨损率增大;而增强粒子SiC的尺寸增大时,SiC/钢基表面复合材料的冲蚀磨损耐磨性能提高。 对Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁等对比材料的冲蚀磨损性能研究结果表明:Q235钢的冲蚀耐磨性一般,冲蚀磨损机理为切削磨损和冲击磨损;高铬铸铁的冲蚀磨损率随冲蚀角度的增大而增大,冲蚀磨损机理为脆性断裂和薄片剥落;低铬铸铁在冲蚀角度小于45°时表现出了良好的冲蚀耐磨性,冲蚀磨损机理为切削、犁削。这三种材料的冲蚀磨损率都随浆料中石英砂粒子粒度的增大而增大。


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