B4C/(W,Ti)陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理

根据喷砂工作原理和喷枪结构特征建立了引射段的自由射流模型。以一种具体喷枪结构参数为计算对象,研究了喷砂嘴从入口截面至出口处的流场性质和变化过程。并在此基础上分析了流场对磨料运动和冲蚀磨损的影响。结果发现:部分磨料对喷砂嘴入口端面材料造成接近垂直角度的撞击;入口段冲蚀角较大使磨损严重;沿着顺流方向冲蚀磨损率减小;在出口处形成的射流扩散角使冲蚀角有所增大,导致出口磨损严重。与实验结果进行比较,发现两结果吻合,证明了该理论分析的正确性。

以气固两相流理论为基础,结合陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损实验中得到的现象和数据结果,研究了喷砂嘴冲蚀磨损行为和影响因素,为陶瓷喷砂嘴的耐磨结构设计提供了动力学理论支持。

陶瓷喷砂嘴比４０ｃｒ材质喷砂嘴使用寿命提高３０～４０倍，并减轻工人劳动强度、提高生产效率、降低产品成本。

sic陶瓷材料因其具有良好的耐磨、耐冲刷、耐腐蚀等优异的特性,被广泛应用机械、化工等行业。本文采用双向加压的压制成型方法,通过无压烧结,成功的研制了在高耐磨、耐冲刷环境下所使用的喷砂机用喷砂嘴。

新型陶瓷喷砂嘴研制成果简介马南钢，郎静（武汉交通科技大学船机系）“新型陶瓷喷砂嘴的研制”是武汉交通科技大学应中国石油化工总公司岳阳石油化工总厂新材厂的要求而研制的。其中“活化烧结高硬度结构陶瓷研究”被列为１９９５年湖北省高校科研指导性计划项目。新型陶...

根据喷砂工作原理和喷枪结构特征建立了引射段的自由射流模型,并以一种具体喷枪结构参数为计算对象,利用有限元软件cfx进行流场模拟分析,在此基础上研究了陶瓷喷砂嘴内的流场各种特性及其对冲蚀参数的影响,为进一步的研究陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理提供了重要的理论依据。

分析了喷砂嘴材料和结构的发展情况,采用热压烧结工艺制备出了b4c/(w,ti)c新型陶瓷喷砂嘴,结果表明随(w,ti)c含量的增加,陶瓷喷嘴材料的致密度显著增加,晶粒显著细化,保温时间大大缩短,抗弯强度和断裂韧性大大提高;以sic为冲蚀磨料进行的喷砂冲蚀试验证明了新型陶瓷喷砂嘴的抗冲蚀磨损能力远高于金属、硬质合金和其它陶瓷喷嘴。

根据喷砂工作情况和一种具体陶瓷喷砂嘴结构,建立了单粒子冲蚀模型,利用有限元软件模拟陶瓷喷砂嘴冲蚀过程,研究了喷砂嘴材料在冲蚀过程中的破坏状态以及不同时刻的应力、能量分布情况,为进一步研究陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损的动态过程及冲蚀磨损机理提供了有力依据。

喷砂用的喷砂嘴,目前大多数工厂都采用钢制的,少数工厂采用陶瓷制的。但这两种喷砂嘴使用寿命一般都较短,很不理想。我厂原是采用t10a钢制喷砂嘴,经下料、车、热处理、氧化后就可安装使用。热处理后的硬度在hrc60～64之间,每件造价2.4元,使用寿命3～4小时,由于在高速砂流的作用下,内孔逐渐磨损变大或成喇叭口而不能

冲蚀磨损的特点是由于固体颗粒连续的冲击造成材料表面的连续损伤。这种类型的磨损影响众多的行业，如发电、采矿和固体的气动输送等。通常，最不利的情况发生在有冲蚀和氧化两者相结合的情况下，特别是在高温情况下。为了尽量减少冲蚀磨损所造成的损伤，许多研究者建议使用更好的块装材料或表面涂层，最好是金属陶瓷的涂层。很多研究人员已进行了实验研究，

在机械制造工厂中,清理各种材料或零件的表面多采用喷砂的方法。噴砂机前的喷嘴是用生鉄澆鑄出来的。噴砂时,具有4～5个大气压的压縮空气强力吹着砂子經过噴嘴噴射出来,使得金属喷嘴迅速地磨損。一般金属噴嘴寿命只有30～60分鐘,所以要經常拆換,增加生产成本。

作者通过扫描电镜观察、磨屑分析、磨损面次表层硬度分析、增量冲蚀磨损法以及冲蚀磨损的准动态观察等多种分析方法对几种钢和纯金属在低角下的冲蚀磨损机理进行了深入的研究。结果发现:对于延性比较大的金属材料,磨损初期主要是发生塑性变形,形成压坑与变形唇,继之,度形唇被反复地前挤后压,终以小块剥落而磨损。延性比较小的材料则更多地产生微切削磨损。

以冲蚀磨损工况下的泵用材料cr15mo3高铬铸铁为对比材料,采用转盘式液-固双相流试验机研究了系列α-al2o3结构陶瓷(90瓷、95瓷、99瓷)的耐冲蚀磨损性能及微观失效机制.结果表明:在不同磨粒硬度试验条件下,cr15mo3的冲蚀磨损率均比α-al2o3结构陶瓷的高4～6倍,且随着磨粒硬度的增加,cr15mo3的冲蚀磨损率增加幅度更大;α-al2o3结构陶瓷的冲蚀磨损体积随磨料含量的增加略有增加,但在相同磨粒硬度试验条件下相差不大,因此该工况下可使用90瓷或95瓷,从而提高应用材料的性价比;cr15mo3的微观失效有明显的方向性和腐蚀痕迹,主要以微切削、犁沟和冲蚀坑等形式为主,而α-al2o3结构陶瓷的失效主要是晶界玻璃相失去,有少量冲蚀坑和晶粒剥落痕迹,迅速增加径向和横向断裂表面能是其主要耗能方式.

以带有玻璃涂层的氧化铝微粉、小尺寸板晶(样板晶)和钇稳定四方氧化锆(3y-tzp)微粉为原料,在常压下通过样板晶生长制备了氧化铝板晶体积分数为50%的y-tzp/氧化铝(板晶)复相陶瓷。采用砂浆喷射装置,砂浆流速为10~40m/s,冲击角为90°~15°,对比研究了该复相陶瓷和3y-tzp陶瓷的砂浆冲蚀磨损。结果表明,2种材料的磨损率在75°~60°之间均出现最大值。磨损率大小受到材料自身硬度的影响,磨损率值随着砂浆流速的增加而增加。

本研究成功地以放电等离子烧结方法将w和ti3sic2块体连接,得到界面结合良好、组织均匀、晶粒细小、没有明显缺陷的界面组织,通过生成以wc和w2c为主的过渡层,连接界面形成了冶金结合,为陶瓷与金属材料的连接提供了一条新途径。

利用搪瓷涂层的制备工艺在q235a钢表面制备al2o3-瓷釉复合陶瓷涂层,研究了瓷釉粒度、al2o3陶瓷颗粒的粒度和体积分数对复合涂层耐冲蚀磨损性能的影响。结果表明:过渡层原料瓷釉粒度为16μm时获得涂搪性较好;硬质耐磨相的加入可显著提高复合涂层的耐冲蚀性能;本实验中在45°冲蚀角、15mpa冲蚀气压、2.2kg冲砂量的冲蚀实验条件下al2o3粒度为50μm、体积分数为30%时涂层具有很好的耐冲蚀性,是无硬质相搪瓷层的4倍。

大唐韩城发电厂4号锅炉中间贮仓式制粉系统排粉机叶轮磨损严重,通过分析比较,提出在原叶轮叶片上衬装耐磨陶瓷的方案。实施后,效果明显,大大延长了排粉机叶轮的使用寿命,节约了费用,同时也缩短了检修维护周期,减少了维护工作量。

为解决钻探设备关键零部件磨损失效和寿命短的难题,制备新型高耐磨低成本先进陶瓷材料具有重要的科学价值。以si,si3n4,al2o3,aln和sic等为原料,通过氮化反应烧结制备sialon-sic复相耐磨陶瓷材料,其主要物相为β-sialon和α-sic,其中β-sialon晶粒呈长柱状。加入30%细颗粒sic可显著提高sialon-sic复相陶瓷液固冲蚀磨损性能。sic细颗粒的"阴影效应"能够保护背向冲蚀面的基体相免受冲蚀破坏。sialon-sic复相陶瓷的液固冲蚀磨损主要表现为材料内的气孔边缘、缺陷区域和基体的凿削和切削。

纯铜材不耐磨蚀。以阜新热电厂煤矸石为主要原料,添加一定量的铝粉、氧化硼和氧化铈制成涂料;采用热化学反应法在纯铜材表面制备了陶瓷涂层,分别以d/max-rb型x射线衍射仪、骤冷骤热法和msh磨粒磨损试验机,对涂层结构、抗热震性能及耐冲蚀磨损性能进行了研究。结果表明:冲蚀速度为200r/min时,煤矸石陶瓷涂层和稀土改性陶瓷涂层的耐冲蚀磨损性能分别较纯铜基体提高1.69倍和2.39倍;300r/min时,分别提高1.79倍和2.50倍。本法具有较好的经济效益和环保性效益。

采用超音速火焰喷涂技术喷涂不同工艺的两种粉末,得到cr3c2-25nicr和wc-12co涂层;对涂层的冲蚀磨损性能进行了测试;采用扫描电镜对原始粉末以及冲蚀前后涂层的组织形貌进行了观察。结果表明,团聚烧结粉制备的涂层组织较致密。粘结相含量较多的涂层,其冲蚀磨损性能较差;致密度较高的涂层,其冲蚀磨损性能较好。

分别采用al_2o_3与y_2o_3为壳型面层材料,离心铸造了ti46al1b(原子分数,%)合金阀门铸件,通过sem,xrd以及气体分析等方法,确定壳型内表面物相组成、铸件与壳型反应层厚度以及合金的进氧情况,分析了壳型材料与ti46al1b合金的反应机理.结果表明,y_2o_3和al_2o_3壳型与合金的反应层厚度分别约为90和170μm,使用y_2o_3壳型时铸件进氧少,其热力学稳定性好于al_2o_3壳型,与热力学计算结果相符.y_2o_3壳型比al_2o_3壳型更适合铸造ti46al1b阀门.

本文对磨喷油嘴陶瓷结合剂ｃｂｎ砂轮的制备及应用进行了研究，制定了适宜的陶瓷结合剂ｃｂｎ砂轮的制备条件。所研制的陶瓷结合剂ｃｂｎ砂轮磨削性能好，生产效率高，使用寿命长，加工工件质量高，能很好地满足喷油嘴的加工要求，且性能价格比优于普通砂轮和进口陶瓷结合剂ｃｂｎ砂轮。