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反应烧结SiC陶瓷冲蚀磨损性能研究

李媛  
【摘要】: 本文采用自制的射流式气—固冲蚀磨损试验机,就冲蚀角度、磨粒粒度和SiC颗粒尺寸等因素对反应烧结碳化硅陶瓷的冲蚀磨损行为与机理的影响进行了较系统的研究,并结合组织分析、X射线衍射分析和磨面SEM观察,分析讨论了反应烧结碳化硅陶瓷的冲蚀磨损性能及磨损机理,同时对比研究了目前常用的冲蚀磨损材料—高铬铸铁的冲蚀磨损性能,为反应烧结碳化硅陶瓷作为耐冲蚀磨损材料的应用提供了实验参考。 研究表明:在不同的冲蚀角度下,反应烧结碳化硅与高铬铸铁的冲蚀磨损率的最大值都发生在60°冲击角,并且任何角度下高铬铸铁的冲蚀磨损率都比反应烧结碳化硅的冲蚀磨损率大。在冲击角30°~60°范围内,反应烧结碳化硅的冲蚀磨损率随着冲击角的增大而增大,此时的磨损主要由磨粒粒子的切削作用为主;当冲击角在45°~60°之间时,随着冲击角的增大,材料受到的冲击作用不断增大,虽然切削作用不断减小,但是冲击力的增大对材料磨损性能的影响与切削力的减小对材料磨损性能的影响大得多,最终使得材料的冲蚀磨损率随冲击角的增大在60°达到最大;当冲击角在60°~90°之间时,此时粒子几乎直接冲击在材料的表面,材料受到磨粒粒子的作用以冲击作用为主。所以,在这个角度区间,冲蚀磨损率随着冲击角度的增加而不断减少。 在不同的石英砂粒度冲蚀条件下,粗粒度石英砂冲蚀的冲蚀磨损率高于细粒度的石英砂冲蚀。表明反应烧结碳化硅陶瓷在细石英砂冲蚀时具有较好的耐冲蚀性能。当粗颗粒冲击试样表面时,磨损机制不仅有显微切削还有较大的冲击力。当细颗粒冲蚀试样表面时,细小颗粒冲刷试样表面,造成很浅的切削痕迹。 SiC颗粒对反应烧结碳化硅的冲蚀磨损性能有很大的影响。随原始SiC粒子尺寸的增大,游离硅数量增加,而游离碳数量减小,反应烧结碳化硅的密度和气孔率几乎没有变化,但其断裂强度降低,并且其冲蚀磨损性能相对不太好。实验表明在120 um SiC粒度的反应烧结碳化硅陶瓷的耐冲蚀性优于其它粒度的碳化硅陶瓷。


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