水力机械常用材料磨蚀特性实验研究

摘要

磨蚀是一种微观、瞬时、随机、多相的复杂现象。由于所处环境的变化，水力机械设备材料经常受到磨蚀的影响，造成设备振动加剧，性能下降，生产效率降低。因此水力机械的损伤造成的损失不可估量，所以研究水力机械材料磨蚀特性不仅具有深远的理论意义，而且具有重大的现实价值。
　　本文对国内外水力机械冲蚀磨损和空蚀磨损的理论研究、实验方法以及冲蚀与空蚀联合作用的研究现状进行了分析，确定了研究内容，并且自主研发了一套旋转喷射式磨蚀试验装置，设计了研究方案，并以水力机械常用材料完成了磨蚀实验。通过采集材料失重量的数据和材料表面电镜扫描，深入分析了磨蚀发生过程中材料的失重率、磨痕分布规律以及冲蚀角、冲蚀速度这两个动力学参数和材料表面粗糙度对磨蚀的影响，得到如下结论：
　　（1）所研究工况中，在冲蚀角32°时，材料的失重量最大，冲蚀和空蚀联合磨损最为强烈，二者相辅相成，共同破坏材料表面。冲蚀角24°时，试件表面破坏形式主要以微切削为主，当冲蚀角40°时，材料表面的破坏形式以空蚀磨损为主。
　　（2）冲蚀和空蚀联合作用的试件失重量与冲蚀速度成正比。冲蚀速度越高，试件失重量越大。高速冲击下更易造成材料表面的磨蚀。
　　（3）表面粗糙度对磨蚀破坏程度的影响显著，对于机械抛光、铣削加工和车削加工得到的不同表面粗糙度实验研究得出，机械抛光表面磨蚀程度最低，铣削的次之，车削的最高。
　　（4）电镜扫描观察得到试件主要磨蚀区域在通孔后方集中且磨蚀痕迹从通孔开始沿水流方向由深到浅；这些磨蚀痕迹主要有微切削犁沟和蜂窝状蚀坑，具体破坏程度由材料的硬度决定。冲蚀和空蚀联合作用使得水力机械材料失效更快，破坏更为严重。

目录

声明

1 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外水力机械磨蚀研究现状

1.3磨蚀试验设备研究现状

1.4本文主要研究内容

2 磨蚀实验装置与检测方法

2.1磨蚀研究的主要实验设备

2.2磨蚀试验设备研发拟解决的关键问题

2.3旋转喷射式磨蚀试验装置的研制

2.4磨蚀程度评价方法

2.5试件制备和结果检测

2.6本章小结

3 动力学参数对磨蚀的影响

3.1实验设备与试件材料

3.2实验方案

3.3冲蚀角对磨蚀影响的实验研究结果及分析

3.4冲蚀速度对磨蚀影响的实验研究及结果分析

3.5四种材料抗磨蚀特性分析

3.6本章小结

4 表面粗糙度对磨蚀的影响

4.1实验设备与实验材料

4.2实验方案

4.3 实验结果及分析

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献