不同磨粒对ZTA结构陶瓷冲蚀磨损性能的影响

摘要

针对液/固双相流冲蚀磨损工况,选用不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,对ZTA(ZrO2增韧Al2O3)结构陶瓷和Cr15Mo3高铬铸铁进行了冲蚀磨损性能对比试验,并对试验材料磨损机理和微观失效表面形貌进行了分析和讨论,结果表明:(1)对于同一种硬度的冲蚀磨粒,冲蚀磨损过程中Cr15Mo3高铬铸铁材料的冲蚀磨损体积失去多,ZTA陶瓷冲蚀磨损体积失去少;(2)冲蚀磨损过程中浆料固体颗粒硬度越高,试验材料失去越多,同时ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能越明显,对应于不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能分别为Cr15Mo3高铬铸铁的5.8倍、7.0倍和8.2倍;(3)冲蚀磨损过程中Cr15Mo3材料失效有明显的方向性和冲蚀痕迹,材料失去以微切削、梨沟、冲蚀坑为主,"W"型失效形貌明显,材料组织中高硬度的碳化物有保护基体的作用,随着磨粒硬度的增加,材料表面切削、犁沟、冲蚀坑失效程度增加,ZTA陶瓷材料在冲蚀磨损后无明显的冲蚀方向性,材料磨损是晶界粘结相失去、晶粒裸露为主,细小颗粒ZrO2的存在及增韧作用使陶瓷相中气孔数量少,并减少因疲劳裂纹扩展引起的材料破坏.