·1598· 工程科学学报，第38卷，第11期 00 um S3400100kV10.6mmx500SE 图3试验材料的原始形貌.(a)C1A山2O:(b)A山03 Fig.3 Original morphology of the tested materials:(a)C/Al203 (b)Al203 10 9 -3.67ms1,AL,0 ◆3.67msC,iA1,03 0-5.76ms1.AL,0, 7 0-5.76m·s1.C,/Al,03 5 1一位置调节：2一传动皮带：3一电机：4一底座：5一浆料桶： 45 6一十字卡具：7一标准试样：8一角度调节装置：9一试样卡槽： 冲蚀角度，ca() 10一冲蚀试样 图4MSH磨损试验机及自制卡具示意图 图5体积磨损率随冲蚀角度的变化规律 Fig.4 Schematic diagram of the MSH erosion tester and modified Fig.5 Change in volume erosion wear rate with slury impact angle clamper 蚀磨损率基本接近，而在较高速度下A山，O,的冲蚀磨 E=Am 损率比C,/AL,0,复合材料要高10%左右，表明在高速 Stp 大冲角下，复合材料的耐磨性能更好. 式中，E表示体积冲蚀磨损率，S表示冲蚀面积，1表示 在45°冲蚀角度下，两种材料的冲蚀磨损率低于 冲蚀时间，p表示试样体积密度，△m表示试样失重. 90°冲角.这是因为冲蚀颗粒的冲击作用被分为法向 对至少四个试样冲蚀结果取平均值，利用体积冲蚀磨 和切向两部分，其中由法向冲击对材料产生主要破坏 损率评定两种材料在不同冲蚀条件下的冲蚀磨损性 作用，在相同冲蚀速度下，冲蚀颗粒45°冲角下的法向 能，并通过扫描电镜等分析手段，对材料的冲蚀磨损机 冲击力要小于90°的法向冲击力，材料产生破坏较小， 理进行探究 材料损失量不高.例如，当冲蚀速度为3.67m·s时， 2试验结果及分析 C,/AL,03和AL,03在45冲蚀角下的体积冲蚀磨损率 分别只是90°的45%和35%左右，其表面磨损形貌的 2.1冲蚀角度的影响 变化程度也较小.另外，A1,0,陶瓷材料在45°冲蚀角 图5为在不同冲蚀速度时两种材料的E-α变化 度条件下表现出较低的体积磨损率. 曲线.由图中可知，C,/A山，0，与AL,03在低速和高速 2.2冲蚀速度的影响 0冲角冲蚀时，浆体对材料表面的冲击载荷过小，基本 图6为试验材料在45°和90°冲角下体积冲蚀磨 不造成损伤，冲蚀前后质量无明显变化，冲蚀磨损率几 损率随浆体冲蚀速度的变化图.从图6中可以看出， 乎为零 无论在45°还是90°冲蚀角下，两种材料的体积冲蚀磨 在90°冲蚀角时，浆体对材料基体的作用几乎全 损率E都随着冲蚀速度，的提高而增加.随着冲蚀速 部为法向冲击，冲蚀颗粒的冲击功基本上都作用在材 度的提高，浆体中冲蚀颗粒的冲击动能也会呈指数增 料表面，导致破坏严重，两种材料体积磨损率都达到最 加，加剧颗粒冲击功对试样表面的损伤，材料表面和次 大值.另外，在较低冲蚀速度下C/山，03与AL,03冲 表面更易产生裂纹，扩展范围也会加大加深，导致材料工程科学学报，第 38 卷，第 11 期 图 3 试验材料的原始形貌． ( a) Cf /Al2O3 ; ( b) Al2O3 Fig． 3 Original morphology of the tested materials: ( a) Cf /Al2O3 ; ( b) Al2O3 1—位置调节; 2—传 动 皮 带; 3—电 机; 4—底 座; 5—浆 料 桶; 6—十字卡具; 7—标准试样; 8—角度调节装置; 9—试样卡槽; 10—冲蚀试样 图 4 MSH 磨损试验机及自制卡具示意图 Fig． 4 Schematic diagram of the MSH erosion tester and modified clamper E = Δm Stρ ． 式中，E 表示体积冲蚀磨损率，S 表示冲蚀面积，t 表示 冲蚀时间，ρ 表示试样体积密度，Δm 表示试样失重． 对至少四个试样冲蚀结果取平均值，利用体积冲蚀磨 损率评定两种材料在不同冲蚀条件下的冲蚀磨损性 能，并通过扫描电镜等分析手段，对材料的冲蚀磨损机 理进行探究． 2 试验结果及分析 2. 1 冲蚀角度的影响 图 5 为在不同冲蚀速度时两种材料的 E － α 变化 曲线． 由图中可知，Cf /Al2O3 与 Al2O3 在低速和高速 0°冲角冲蚀时，浆体对材料表面的冲击载荷过小，基本 不造成损伤，冲蚀前后质量无明显变化，冲蚀磨损率几 乎为零． 在 90°冲蚀角时，浆体对材料基体的作用几乎全 部为法向冲击，冲蚀颗粒的冲击功基本上都作用在材 料表面，导致破坏严重，两种材料体积磨损率都达到最 大值． 另外，在较低冲蚀速度下 Cf /Al2O3 与 Al2O3 冲 图 5 体积磨损率随冲蚀角度的变化规律 Fig． 5 Change in volume erosion wear rate with slurry impact angle 蚀磨损率基本接近，而在较高速度下 Al2O3 的冲蚀磨 损率比 Cf /Al2O3 复合材料要高 10% 左右，表明在高速 大冲角下，复合材料的耐磨性能更好． 在 45°冲蚀角度下，两种材料的冲蚀磨损率低于 90°冲角． 这是因为冲蚀颗粒的冲击作用被分为法向 和切向两部分，其中由法向冲击对材料产生主要破坏 作用，在相同冲蚀速度下，冲蚀颗粒 45°冲角下的法向 冲击力要小于 90°的法向冲击力，材料产生破坏较小， 材料损失量不高． 例如，当冲蚀速度为 3. 67 m·s － 1 时， Cf /Al2O3 和 Al2O3 在 45°冲蚀角下的体积冲蚀磨损率 分别只是 90°的 45% 和 35% 左右，其表面磨损形貌的 变化程度也较小． 另外，Al2O3 陶瓷材料在 45°冲蚀角 度条件下表现出较低的体积磨损率． 2. 2 冲蚀速度的影响 图 6 为试验材料在 45°和 90°冲角下体积冲蚀磨 损率随浆体冲蚀速度的变化图． 从图 6 中可以看出， 无论在 45°还是 90°冲蚀角下，两种材料的体积冲蚀磨 损率 E 都随着冲蚀速度 v 的提高而增加． 随着冲蚀速 度的提高，浆体中冲蚀颗粒的冲击动能也会呈指数增 加，加剧颗粒冲击功对试样表面的损伤，材料表面和次 表面更易产生裂纹，扩展范围也会加大加深，导致材料 ·1598·