乳化生物质油/柴油的空蚀行为研究

摘要

随着石油资源的日益匮乏和油价的飞涨，生物质燃油以其来源广泛，污染少等优点，作为柴油的替代燃料，有着广阔的应用前景。本学位论文以乳化生物质油/柴油为空化介质，利用磁致伸缩空蚀实验机研究了不同材料在不同空化介质中的空蚀特性，为生物质燃油在发动机上的应用提供指导。　　论文首先研究了金属纯铜在车用柴油及乳化生物质油/柴油(含5wt%生物质油)中的空蚀特性，以及三种不同金属材料(Cu、GCr15和1Cr18N19Ti)在乳化生物质油/柴油(含10wt%生物质油)中的空蚀特性。结果表明，尽管乳化生物质油/柴油的粘度很大，但其空泡的溃灭与车用柴油一样，也能对材料形成空蚀作用。Cu在乳化生物质油/柴油(含5wt%生物质油)中，纯空蚀产生的失重约占空蚀总失重的52.6%；GCr15比1Cr18Ni9T1受到的空蚀破坏要大，说明在腐蚀性的乳化生物质油/柴油介质中，腐蚀因素在空蚀总失重中起了很大的作用。　　其次研究了GCr15在不同配比乳化生物质油/柴油中的空蚀行为，利用光学显微镜及扫描电镜(SEM)观察了试样表面状况，用失重法评价了三种不同空化介质(5wt%，10wt%和20wt%生物质油的乳化生物质油/柴油)对材料空蚀程度的影响。结果表明，GCr15在乳化生物质油/柴油(含20wt%生物质油)中的空蚀失重达到最大，达47.2mg。空蚀损伤最严重，出现了直径在6～12μ m的空蚀坑。同时，这些空蚀坑周围，还出现了明显的裂纹，表明空蚀程度随着乳化生物质油/柴油中生物质油含量的增大而增大。　　最后探讨了在乳化生物质油/柴油(含10wt%生物质油)中，金属材料表面粗糙度对空蚀行为的影响。通过失重分析以及扫描电镜的观察，结果表明，在腐蚀性的介质中，表面粗糙度对材料的空蚀影响很大。G3试样(Ra=0.28μ m)在10wt%的乳化生物质油/柴油的累积失重是G1(Ra=0.05μ m)试样累积失重量的1.4倍。粗糙度Ra=0.28μ m时，腐蚀与空蚀的交互作用比较明显，对材料表而破坏也变得严重。然而材料的失重率随之下降。这是由于空蚀使得试样的表面变得光滑。

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致谢

第一章 绪论

1.1 空蚀概述

1.1.1 空蚀作用机理

1.1.2 空蚀研究方法及主要实验设备

1.1.3 影响空蚀程度的因素

1.1.4 金属材料空蚀发生的过程

1.2 课题来源、研究背景及研究内容

1.2.1 课题来源

1.2.2 研究背景

1.2.3 研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 空蚀试样制备

2.1.2 空蚀介质制备

2.2 实验设备和分析方法

2.2.1 实验设备

2.2.2 分析方法

第三章 不同金属材料的空蚀行为研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 Cu在柴油及5wt％的乳化生物质油/柴油中的空蚀行为

3.3.1 累积失重的变化及其分析

3.3.2 微观形貌的变化及其分析

3.3.3 工作电压对空蚀的影响

3.4 三种金属材料在10wt％的乳化生物质油/柴油中的空蚀行为研究

3.4.1 累积空蚀失重量的变化

3.4.2 累积空蚀失重率的变化

3.4.3 空蚀表面微观形貌的变化

3.4.4 三种金属材料空蚀后表面成分分析

3.5 本章小结

第四章 生物质油含量对空蚀的影响

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 金相显微组织分析

4.3.2 空蚀累积失重量的变化及其分析

4.3.3 累积失重率的变化及其分析

4.3.4 空蚀表面微观形貌的变化

4.4 空化介质的物性参数对空蚀的影响

4.5 本章小结

第五章 表面粗糙度对空蚀行为的影响

5.1 引言

5.2 实验方法

5.3 实验结果及讨论

5.3.1 空蚀累积失重分析

5.3.2 累积失重率

5.3.3 空蚀形貌的变化及空蚀特征分析

5.3.4 空蚀表面轮廓曲线变化

5.4 腐蚀介质中表面粗糙度对空蚀的影响分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录：攻读硕士论文期间发表的论文及著作