煤化工严苛工况阀门多相流冲蚀磨损-气蚀机理及预测方法研究

正本文以煤化工严苛工况阀门内多相流冲蚀磨损-气蚀失效为研究对象,明确了复杂流动条件下阀内件的失效机理及损伤过程,并建立含气液相变的多相流冲蚀磨损-气蚀预测方法。通过工艺过程、运行状态分析、受损表面微观形貌测试,基本明确了热高分液控阀和高压黑水角阀的失效机理;通过阀门空化-空蚀试验和高温冲蚀磨损试验,研究阀门气蚀和冲蚀磨损机理,并对空化模型和颗粒冲蚀磨损模型进行修正;构建了含气液相变的多相流冲蚀磨损-气蚀数学模型,并提出阀内流动     

冲蚀角度对40CrNi2Mo材料冲蚀磨损性能的影响

采用自主研发的冲蚀磨损试验机对40CrNi2Mo合金钢试样进行冲蚀磨损试验,讨论在不同冲蚀角度下40CrNi2Mo合金钢材料的冲蚀磨损机制,采用电镜分析材料冲蚀磨损后的形貌特征。结果表明:该合金钢的磨损量随冲蚀角度的增大先增大后减小,最后出现小幅回升,最大磨损量出现在30°左右,小角度冲蚀磨损特征表现为微切削,大角度冲蚀磨损特征表现为塑性变形,符合典型的塑性材料的冲蚀磨损规律。     

水轮机过流部件磨蚀机理的研究

分析了水轮机过渡部件磨蚀的特点,总结出过流部件的磨蚀主要是冲蚀磨损,气蚀破坏及它们的联合作用。决定冲磨损的关键因素是材料的弹性模量,影响气蚀破坏的主要因素是材料的硬度,提出了提高过流部件抗磨蚀性能的方法。     

含沙量和沙粒粒径对QT500材料冲蚀磨损特性的影响

利用圆盘式磨蚀试验装置模拟流体机械工况条件，对QT500和45钢进行了冲蚀磨损试验，用失重法研究了材料在不同含沙量和沙粒粒径时的冲蚀磨损特性。对试样表面微观形貌进行了观察，探讨了材料的冲蚀磨损机理和损伤规律。研究表明：随含沙量的增加，材料的磨损率也增加，但不与含沙量的增加值成正比；随沙粒粒径的增大，磨损量亦增加。QT500的冲蚀磨损机理主要是脆性剥落和疲劳破坏。     

WC喷焊层对Ni60自熔合金冲蚀磨损机制的影响

在转盘式磨蚀实验台上,对N i60和N i60 35%WC涂层进行冲蚀磨损实验,研究了试验材料的表面失效规律及微观破坏机制。结果表明:2种试样的冲蚀磨损规律相同,分为跑合期和稳定期;由于硬质点WC的加入,使得2种试样的冲蚀磨损机制不一样,但N i60 35%WC涂层的耐冲蚀性能明显高于N i60材料;N i60 35%WC涂层的冲蚀磨损机制主要是剥落坑和疲劳点蚀,而N i60材料主要是微切削和犁沟剥落。     

离心压缩机叶轮材料FV520B冲蚀规律和机理的研究

利用高速冲蚀试验系统,以7 μm、10 μm、14 μm多角氧化铝微粒为冲蚀颗粒,在120 ~ 210 m/s冲击速度范围内,对离心式压缩机叶轮材料FV520B在模拟压缩机叶轮高速粒子冲蚀环境下的冲蚀规律进行了系统的试验研究。对冲蚀表面形貌进行分析,研究冲蚀磨损机理。结果表明：参与冲蚀的粒子质量在5 ~ 80 g之间时,冲蚀率先增加后减小即为冲蚀过渡期,冲蚀粒子质量大于80 g后冲蚀率趋于平稳,进入冲蚀稳定期;高、低强度的两种FV520B材料,均呈现出典型的塑性材料的冲蚀特性,最大冲蚀率分别出现在24°、18°的冲击角度附近;高强度FV520B在24°和90°冲击角度时的速度指数分别为3.37和3.68,速度指数随冲击角度的增大而增大;FV520B冲蚀磨损的实质是微切削与变形磨损共同作用,在低角度冲蚀时,以微切削磨损为主,而在大于60°的高角度冲蚀,以变形磨损为主。     

砂浆冲蚀磨损特性研究

用自制的砂浆冲磨损试验机在水－石英砂浆冲蚀条件下，对纯铝、27SiMn钢和高铬铸铁等金属材料的磨损行为进行了试验，研究了不同材料的砂浆冲蚀磨损率与冲蚀速度及冲蚀角度的关系，分析了砂浆冲蚀磨损的特性和机理，提出了一种砂浆冲蚀磨损的刺入机制。     

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。     

硬质合金基体上TiN与TiAlN涂层冲蚀磨损特性研究

采用离子束辅助真空脉冲过滤弧离子镀技术,在硬质合金YG6基体上沉积两种氮化物涂层TiN、TiAlN,检测了涂层的微观结构及其主要物理机械性能。对两种涂层进行气体冲蚀磨损试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对冲蚀表面进行观察,获得涂层冲蚀形貌特征。通过检测涂层的冲蚀磨损量和磨损率,分析涂层的冲蚀磨损性能,表明TiAlN涂层比TiN表现出了更强的抵抗冲蚀磨损的能力。通过分析两种涂层的冲蚀表面形貌特征,发现两种涂层材料的冲蚀去除机制有所不同。TiN涂层表现出典型的脆性断裂去除特点,而TiAlN涂层主要呈现微切削和疲劳断裂的特征。     

复合尼龙涂层的腐蚀—冲蚀磨损特性

本文对尼龙涂层及尼龙+5％Al_2O_3陶瓷颗粒和尼龙+5％SiC晶须复合涂层进行了腐蚀—浆体冲蚀磨损试验研究。研究了砂浆的pH值,冲击速度等参数对涂层的腐蚀冲蚀磨损的影响,对涂层表面的组织结构和形貌进行了观察分析,探讨了复合尼龙涂层的腐蚀冲蚀磨损机理,建立了V_e-pH-U腐蚀—冲蚀磨损三维图。     

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。     

Investigation of laser and process parameters for Selective Laser Erosion

The process of Selective Laser Erosion (SLE) was investigated to study the effects of different process and laser parameters on the process outputs such as surface quality and erosion rate. The SLE process is a direct method to remove material in a layer-by-layer fashion due to high energy densities provided by the laser beam. In addition to its direct use as a subtractive manufacturing method, SLE may be used in combination with layer-additive techniques such as Selective Laser Melting (SLM). Such combination mainly makes sense when both processes can be performed with the same laser. However, one of the major problems involved in SLE process is the high number of the laser and process parameters (laser power, pulse frequency, scan speed, scan spacing, ambient atmosphere, etc.) and the complexity of the relations between them which has not yet been investigated completely.This paper presents an overview of the laser erosion process with nano-second Nd:YAG laser pulses and the results of several single-factor experiments that were carried out to determine the influence of the major parameters on the depth of erosion per layer and surface roughness. Additionally, the relations between the parameters are studied to investigate the interactions between them. The results from single-factor experiments showed that some relations were highly governed by the power intensity of the laser beam and also that cross interactions between the parameters play an important role on the output characteristics. The paper explains how multiple parameters (spot size, pulse frequency, scan speed, scan spacing) can be combined to define two indirectly controlled geometrical parameters, namely the scan and pulse overlap factors. Those two parameters allow calculating the number of hits of the laser beam on a same location on the workpiece possible which is the first step in physical modeling the topography of the surface left behind.     

电火花加工工件表面质量的改善

分析了影响电火花加工工件表面质量的相关因素，提出了改善电火花加工工件精度和表面质量的措施。     

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。     

齿轮齿面电蚀机理初探

描述了齿轮齿面电蚀失效的微观形貌特征条形花样和云形花样。齿轮失效是复合放电电蚀和摩擦磨损共同作用的结果 ;复合放电电蚀分为非接触放电电蚀和接触放电电蚀 ;建立了单通道非接触放电电蚀模型、接触放电电蚀模型和复合放电电蚀模型 ;阐述了电蚀的原因、机理。     

挖掘机多路阀阀口冲蚀磨损研究

针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲蚀磨损最严重的阀芯区域,分析并得到了冲蚀磨损分布和冲蚀磨损率随流量、阀口开度和颗粒属性的演化规律。结果表明:阀口的冲蚀磨损情况会随流量、阀口开度和颗粒属性的变化而规律变化,对于阀芯部位,磨损面积会随阀口开度变小而变小、随流量增大而增大;开度减小和流量的增加会引起阀芯冲蚀磨损率增大,其中冲蚀磨损率对阀口开度的变化较为敏感,在小开度情况下会出现磨损率的大梯度变化情况,而流量则对冲蚀磨损率影响较为平缓;当固体颗粒在油液中的质量一定时,颗粒直径的变化对阀芯冲蚀磨损率有较大影响。     

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.     

基于CFD数值模拟的异面三通管冲蚀磨损规律研究*

针对管道在输送过程中,由流体中固态颗粒产生的冲蚀磨损导致的失效问题,通过CFD-DPM模型开展关于不同流速、颗粒直径、含砂体积比和异面管夹角对异面三通冲蚀磨损性能影响的分析。结果表明：三管交汇处的弯面是管道主要发生冲蚀磨损的位置,水平两管弯头上侧管壁处是受损最为严重的部位;在流速2~10 m/s、含砂体积比1%~9%、异面管夹角90°~150°、颗粒直径0.1~0.5 mm时,管道的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下,含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,高流速下,最大冲蚀率与含砂体积比呈线性正相关;异面管夹角的增大降低了管道对固体颗粒的流动约束性,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随颗粒直径的增大整体呈现平缓上升的趋势,大颗粒产生的冲蚀破坏相比小颗粒更为集中一些。     

加工方法和材料种类对空蚀结果的影响

利用旋转圆盘空蚀试验装置,以流动的自来水为介质,对铣削和抛光加工的1Cr18Ni9Ti、40Cr、45#钢3种钢材料,进行了累计5min、20min和1h的空蚀试验,利用扫描电子显微镜对试验后试样的表面形貌进行原位观察。结果表明同种材料,铣削和抛光的试样蚀坑形态不同;同种加工方法,1Cr18Ni9Ti最难发生空蚀,40Cr的空蚀现象明显,45#钢发生了严重的空蚀破坏。结果显示不同加工方法影响了试样表面微形貌和显微组织,从而得到形态不同的空蚀坑;材料种类对空蚀破坏程度有显著影响,硬度和润湿性可能是重要影响因素。