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水工闸门空蚀初生条件及防护措施研究
1
作者 商斌 《中文科技期刊数据库(全文版)工程技术》 2026年第1期144-147,共4页
在水工建筑物运行中,高速水流与复杂压力场易引发水工闸门空蚀现象,导致结构表面损伤、设备寿命缩短甚至运行安全隐患。本文针对水工闸门空蚀初生条件及防护措施展开研究,系统解析其定义、关键触发条件及环境影响因素,重点探讨结构性优... 在水工建筑物运行中,高速水流与复杂压力场易引发水工闸门空蚀现象,导致结构表面损伤、设备寿命缩短甚至运行安全隐患。本文针对水工闸门空蚀初生条件及防护措施展开研究,系统解析其定义、关键触发条件及环境影响因素,重点探讨结构性优化、材料性能提升、涂层防护等技术的应用,并结合实际工程案例验证防护效果,旨在明确空蚀初生机制,完善防护技术体系,提高闸门抗空蚀能力,为水利工程闸门设计、运维及安全保障提供理论依据与实践借鉴。 展开更多
关键词 水工闸门 空蚀初生条件 空蚀防护措施
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Cu-Ni-Cr合金激光熔覆层在空化射流中的空蚀研究
2
作者 刘福来 刘宗德 +3 位作者 孔耀 程可翰 甘蓉 宁华清 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2026年第1期9-16,共8页
采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数分别为5%,10%,15%,20%的Cu-Ni-Cr涂层,研究了Cr含量对涂层组织结构的影响,并利用空化射流试验机测试了各涂层的空蚀失质量表现。结果表明:涂层的累积失质量随Cr含量增加而降低。空蚀1 h后,20%(质量分数... 采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数分别为5%,10%,15%,20%的Cu-Ni-Cr涂层,研究了Cr含量对涂层组织结构的影响,并利用空化射流试验机测试了各涂层的空蚀失质量表现。结果表明:涂层的累积失质量随Cr含量增加而降低。空蚀1 h后,20%(质量分数,下同)的涂层失质量最低(78.82 mg),而5%Cr涂层的失质量最高,为其2.28倍。此外,Cr含量越高,涂层在空蚀过程中的加速期持续时间越长,其最大质量损失率与稳态失质量率也越低。这归因于Cr含量的增加提升了基体相中Cr的过饱和度,促进了溶质原子团的形成,并阻碍位错运动,加速加工硬化层的形成,从而共同提升了涂层的耐空蚀性能。因此,20%Cr涂层的耐空蚀性能最好。 展开更多
关键词 激光熔覆 Cu-Ni-Cr合金涂层 空化射流 空蚀 溶质原子团
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考虑能量传递效率的水翼空蚀数值预测分析 被引量：1
3
作者 耿琳琳 方海渊 +2 位作者 曹彦涛 郑恩慧 李宁 《农业机械学报》 北大核心 2025年第5期361-369,共9页
准确表征易空蚀区域是水力机械设计及提高其工作寿命的有效措施,也是空蚀数值预测的关键难点。采用基于密度修正的SST k-ω湍流模型及Sauer空化模型对NACA0009三维扭曲水翼进行非定常空化数值计算,通过对比空穴脱落频率及实验中空穴瞬... 准确表征易空蚀区域是水力机械设计及提高其工作寿命的有效措施,也是空蚀数值预测的关键难点。采用基于密度修正的SST k-ω湍流模型及Sauer空化模型对NACA0009三维扭曲水翼进行非定常空化数值计算,通过对比空穴脱落频率及实验中空穴瞬态特征验证了当前空化模拟的准确性。并考虑能量传递效率构建了空蚀能量从流场空间辐射至壁面的能量传播关系,从而预测出壁面空蚀载荷。通过对比不同瞬时时刻的壁面空蚀能量及空蚀载荷发现:由于空蚀载荷综合考虑了全流场空间中空蚀能量对于壁面的侵蚀影响,预测出了更大范围的空蚀强度覆盖区域;时均12个周期内每个瞬时时间步所产生的壁面空蚀强度,进而得到了壁面时均空蚀强度分布,并将空蚀能量与空蚀载荷得到的壁面时均空蚀强度与空蚀实验结果对比发现,基于能量传递效率预测得到的时均空蚀载荷覆盖区域与实验结果更加吻合,确定了能量传递效率在空蚀数值预测中的必要性。 展开更多
关键词 NACA0009三维扭曲水翼 能量传递效率 空蚀能量 空蚀载荷
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激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层性能与空蚀行为
4
作者 王勇刚 刘和剑 +4 位作者 王传洋 王磊 董逸君 职山杰 卢亚平 《焊接学报》 北大核心 2025年第12期59-67,共9页
针对304不锈钢显微硬度和抗空蚀性能差的问题,提出采用激光熔覆技术制备CoCrFeNi高熵合金涂层,在500℃下退火2 h,研究了涂层显微组织、硬度和残余应力及其对抗空蚀性能的影响,揭示高熵合金涂层的成形机理和空蚀损伤行为.结果表明,激光... 针对304不锈钢显微硬度和抗空蚀性能差的问题,提出采用激光熔覆技术制备CoCrFeNi高熵合金涂层,在500℃下退火2 h,研究了涂层显微组织、硬度和残余应力及其对抗空蚀性能的影响,揭示高熵合金涂层的成形机理和空蚀损伤行为.结果表明,激光熔覆高熵合金涂层为面心立方FCC单相固溶体结构,涂层整体质量优异,无明显的气孔和裂纹.顶部区域主要为等轴胞状晶,底部为柱状树枝晶,平均显微硬度为247.1 HV0.3,约为304不锈钢的1.4倍.涂层具有良好的热稳定性,退火后,涂层物相没有发生变化,枝晶组织发生轻微的生长,导致涂层产生轻微软化,但涂层表面残余拉应力被释放,与原始涂层相比,x和y方向上的残余应力σx和σy分别降低了67%和76%.304不锈钢和退火前后涂层的空蚀累积质量损失分别为13.86、6.38和5.94 mg,涂层的抗空蚀性能明显高于不锈钢,空蚀率为基体的44%.CoCrFeNi高熵合金涂层可以明显提升304不锈钢的抗空蚀性能,并且涂层经退火后,残余拉应力释放,导致空蚀疲劳裂纹扩展得到抑制,抗空蚀性能得到了进一步改善. 展开更多
关键词 激光熔覆 高熵合金 退火处理 空蚀行为 微观组织
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基于活动导叶空蚀的混流式水轮机内流场分析
5
作者 于凤荣 冉启立 +3 位作者 周明夫 潘泓江 刘宇晨 武文俊 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第10期990-997,共8页
为分析活动导叶不同空蚀程度下混流式水轮机的内流场演变规律,基于HLA855a-LJ-250型水轮机,根据活动导叶不同空化空蚀发展时期,分别建立完好、麻点状空蚀凹坑、蜂窝状空蚀凹坑、连片状空蚀凹坑共4种模型.机组在额定工况下运行,采用Reali... 为分析活动导叶不同空蚀程度下混流式水轮机的内流场演变规律,基于HLA855a-LJ-250型水轮机,根据活动导叶不同空化空蚀发展时期,分别建立完好、麻点状空蚀凹坑、蜂窝状空蚀凹坑、连片状空蚀凹坑共4种模型.机组在额定工况下运行,采用Realizable k-ε湍流模型和宽频噪声模型进行稳态计算.研究结果表明:随着导叶空化空蚀程度的提升,活动导叶部件湍动能数值和范围逐渐增大,空蚀凹坑处的水流冲击、摩擦等现象是引起能量耗散的重要原因;出现空化空蚀的机组转轮负压更低,转轮更容易发生空化空蚀,尾水管流线紊乱,严重制约尾水管能量回收利用,且空蚀程度越严重,其回收效率越低;空蚀程度还与活动导叶部件的声强呈高关联性,表现为声压级的数值和分布范围与空蚀程度呈正相关.研究成果可为机组状态监测提供一定的指导与帮助. 展开更多
关键词 混流式水轮机 活动导叶 流致噪声 空化空蚀 声类比
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生物质燃料喷嘴空蚀及其防护的研究进展
6
作者 丁清苗 赵芳 +3 位作者 崔艳雨 茅佳兵 赵曼君 成斌 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第2期99-107,共9页
概述了喷嘴空蚀机理,喷嘴内生物质燃料与传统化石燃料的空蚀对比以及抗空蚀涂层的制备技术,简要分析了目前的研究现状以及存在的问题。指出空蚀的发生主要是空泡破灭产生的“冲击波”和“微射流”引起的,通过对比生物燃料与传统化石燃... 概述了喷嘴空蚀机理,喷嘴内生物质燃料与传统化石燃料的空蚀对比以及抗空蚀涂层的制备技术,简要分析了目前的研究现状以及存在的问题。指出空蚀的发生主要是空泡破灭产生的“冲击波”和“微射流”引起的,通过对比生物燃料与传统化石燃料对喷嘴的空蚀效应发现,生物燃料因其黏度较小而更容易发生空蚀现象,对喷嘴造成更为严重的破坏;最后总结了抗空蚀涂层常用的制备技术。 展开更多
关键词 生物质燃料 喷嘴 空化空蚀 腐蚀机理 耐空蚀涂层
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常见螺旋桨材料空蚀特性分析 被引量：3
7
作者 董建帅 李子如 +1 位作者 贺伟 陈同舟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1319-1327,共9页
为了掌握常见螺旋桨材料在不同空蚀阶段的体积损失规律及形貌变化特点,本文借助磁致伸缩超声振动空蚀仪对螺旋桨常用材料镍铝青铜、黄铜H62、铝合金6061-T6开展空蚀试验,记录质量、空蚀表面形貌变化。基于试验数据,分析不同空蚀阶段的... 为了掌握常见螺旋桨材料在不同空蚀阶段的体积损失规律及形貌变化特点,本文借助磁致伸缩超声振动空蚀仪对螺旋桨常用材料镍铝青铜、黄铜H62、铝合金6061-T6开展空蚀试验,记录质量、空蚀表面形貌变化。基于试验数据,分析不同空蚀阶段的规律特点,通过改变空化强度,观察空泡溃灭程度对空蚀不同阶段的影响。借助有限元数值技术方法反演空化冲击载荷,利用空化冲击载荷与空蚀深度的关系,初步预报NACA0015水翼表面空蚀深度分布。结果表明:不同空蚀阶段持续时间不仅仅取决于材料本身,还与空化强度有关;以黄铜H62为例,计算得到了NACA0015水翼吸力面的空蚀深度分布,最大空蚀深度为45μm。本研究为考虑材料性质影响的水翼空蚀深度数值预报提供了理论基础。 展开更多
关键词 螺旋桨 空蚀特性 空蚀形貌 体积损失 空蚀强度 有限元数值技术方法 空蚀深度 NACA0015水翼
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多主元合金空蚀-腐蚀研究进展 被引量：1
8
作者 牛佳成 侯国梁 付志强 《中国材料进展》 北大核心 2025年第1期84-100,123,124,共19页
水力发电装备和海洋装备中的过流部件在服役时不仅受到腐蚀的影响,还同时受到空蚀破坏,导致过流部件表面材料损失甚至发生断裂,进而严重降低装备服役安全和寿命。现有的过流部件应用材料大多数为铜合金和不锈钢,存在耐腐蚀性能和力学性... 水力发电装备和海洋装备中的过流部件在服役时不仅受到腐蚀的影响,还同时受到空蚀破坏,导致过流部件表面材料损失甚至发生断裂,进而严重降低装备服役安全和寿命。现有的过流部件应用材料大多数为铜合金和不锈钢,存在耐腐蚀性能和力学性能都无法同步提升的瓶颈,开发出符合“高性能、长寿命、高可靠性”且环境适应性强的新型抗空蚀-腐蚀材料成为当前的研究热点。多主元合金独特的四大效应赋予其成为极端环境领域中抗空蚀-腐蚀材料的天然优势,其广泛可调的微观组织、优异的力学性能、出色的抗氧化性以及卓越的耐腐蚀性能,为开发新型抗空蚀-腐蚀材料提供了坚实的研究基础。抗空蚀-腐蚀多主元合金材料可以通过涂层和块体两个方面制备,同时可以按照主元种类和成分调控、合金化以及形成多主元复合材料来提高抗空蚀-腐蚀性能。综述了多主元合金作为抗空蚀-腐蚀材料的研究进展,重点从材料的微观结构出发,详细讨论了不同涂层和块体多主元合金在空蚀-腐蚀性能方面的表现及其影响因素。 展开更多
关键词 多主元合金 空蚀-腐蚀 涂层 微观组织 极端环境
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X65管线钢在不同温度条件下的空蚀与电化学腐蚀协同作用机理 被引量：2
9
作者 郑仁诗 徐云泽 刘刚 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第6期33-41,共9页
利用超声振动空蚀试验装置,研究了X65管线钢在不同温度条件下的空蚀与电化学腐蚀协同作用。结果表明:纯空蚀损伤速率在40℃时达到最大值,随着温度的进一步提高,易形成发生空化的压强梯度,空泡数量的迅速增多增强了空泡间的相互作用,部... 利用超声振动空蚀试验装置,研究了X65管线钢在不同温度条件下的空蚀与电化学腐蚀协同作用。结果表明:纯空蚀损伤速率在40℃时达到最大值,随着温度的进一步提高,易形成发生空化的压强梯度,空泡数量的迅速增多增强了空泡间的相互作用,部分空泡溃灭产生的微射流相互抵消,缓解了微射流对钢表面的力学冲击作用,进而降低纯空蚀损伤速率;电化学腐蚀作用随着温度的升高被促进,腐蚀作用增强加剧了材料表面软化并提高了表面粗糙程度,这有利于空泡的生成,增强微射流对材料表面的破坏,腐蚀促进空蚀损伤速率显著增大;此外,空蚀过程显著增强了材料表面的氧传质,加快了材料的腐蚀过程,空蚀与电化学腐蚀协同作用导致50℃时破坏最严重。 展开更多
关键词 空蚀 电化学腐蚀 温度 协同作用
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弹性薄膜抗空蚀效应实验研究
10
作者 朱立超 韩晓 +3 位作者 王成 单鸣雷 杨雨 韩庆邦 《应用声学》 北大核心 2025年第4期930-938,共9页
应用弹性涂层或材料可降低空蚀对水工建筑物和水下机械产生破坏的可能性,延长其使用寿命并减少维护成本。该文研究了空化泡在近弹性薄膜处的溃灭特性与弹性模量、无量纲距离的关系,使用豪斯多夫距离对空化泡演变过程进行了形态学分析,... 应用弹性涂层或材料可降低空蚀对水工建筑物和水下机械产生破坏的可能性,延长其使用寿命并减少维护成本。该文研究了空化泡在近弹性薄膜处的溃灭特性与弹性模量、无量纲距离的关系,使用豪斯多夫距离对空化泡演变过程进行了形态学分析,并通过射流速度和基于球帽模型的冲击压强分析弹性边界的抗空蚀效应。结果表明:近弹性薄膜产生的空化泡溃灭的射流速度明显小于刚性固壁,并且随着无量纲距离的增大而减小。空化泡第一次溃灭产生的冲击压强与无量纲距离不存在绝对的线性关系,在无量纲距离小于0.4或大于1.0时都较小,且明显小于平直固壁受到的平均冲击压强。这说明相比平直固壁,弹性薄膜有效降低了空蚀破坏。该文为弹性边界抗空蚀研究提供了新的方法,研究结论可为选取弹性材料从而减免空蚀破坏提供理论支撑。 展开更多
关键词 空化泡 弹性边界 空蚀 豪斯多夫距离 球帽模型
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海水预腐蚀时间对泵用铜合金表面空蚀的影响
11
作者 于兴伟 张永超 +3 位作者 邓濯 陈泳元 郑宇翀 刘海霞 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第5期484-489,524,共7页
为了探究预腐蚀时间对空蚀性能的影响,基于ASTM G32标准并采用超声空蚀试验装置开展预腐蚀后铅黄铜的空蚀试验.对不同预腐蚀时间条件下铅黄铜表面形成的氧化膜的微观形貌和成分进行综合分析.结果表明:随着腐蚀时间延长,氧化产物发生变化... 为了探究预腐蚀时间对空蚀性能的影响,基于ASTM G32标准并采用超声空蚀试验装置开展预腐蚀后铅黄铜的空蚀试验.对不同预腐蚀时间条件下铅黄铜表面形成的氧化膜的微观形貌和成分进行综合分析.结果表明:随着腐蚀时间延长,氧化产物发生变化.预腐蚀240 h后形成以Cu_(2)O和ZnO为主要成分的氧化膜,预腐蚀480 h后部分Cu_(2)O转化为Cu_(2)(OH)_(3)Cl,预腐蚀720 h后的氧化膜主要由Cu_(2)O和NaZn_(4)Cl(OH)_(6)SO_(4)·6H_(2)O组成.腐蚀时间的延长使膜的连续性加强,削弱了试样与海水之间交换离子的能力,从而提高了铅黄铜的耐腐蚀性.预先形成的氧化膜可以减轻空化泡溃灭对试样表面的冲击作用.随着预腐蚀时间延长,试样经相同时间空蚀后的质量损失减少.预腐蚀720 h的试样在海水中经空蚀1 h后的质量损失是未经预腐蚀试样的约1/2,即预腐蚀可提升铅黄铜的抗空蚀能力. 展开更多
关键词 铅黄铜 预腐蚀时间 海水 氧化膜 超声空蚀
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贝氏体含量对GCr15SiMoAl轴承钢抗空蚀性能的影响
12
作者 甄思迪 杜三明 +4 位作者 李珍 傅丽华 魏超凡 花铝东 张永振 《材料热处理学报》 北大核心 2025年第9期117-125,共9页
采用超声振动装置对经等温淬火热处理不同时间(4和72 h)后得到不同贝氏体含量的GCr15SiMoAl轴承钢进行空蚀试验,通过扫描电镜(SEM)、非接触式光学轮廓仪、能谱仪(EDS)等对两种试样的空蚀质量损失、空蚀表面形貌变化和微观组织演变进行... 采用超声振动装置对经等温淬火热处理不同时间(4和72 h)后得到不同贝氏体含量的GCr15SiMoAl轴承钢进行空蚀试验,通过扫描电镜(SEM)、非接触式光学轮廓仪、能谱仪(EDS)等对两种试样的空蚀质量损失、空蚀表面形貌变化和微观组织演变进行观察以及分析。结果表明:随着等温淬火保温时间从4 h增加到72 h,试验钢中的贝氏体含量从32.4%增加68.4%,显著提升了其抗空蚀性能;两种试样的表面粗糙度均随着空蚀时间的延长而增加,其中保温4 h试样的粗糙度变化更为显著;空蚀600 min后,保温72 h试样的累计质量损失仅为保温4 h试样的68.9%,前者的平均空蚀深度约为后者的69.1%;在空蚀初期,损伤主要出现在晶界处,伴随微裂纹的形成,随着空蚀的进行,小尺寸空蚀坑逐渐出现;到空蚀后期,试样表面塑性变形加剧,晶界处的微裂纹沿晶界扩展,小尺寸空蚀坑合并为大尺寸空蚀坑。 展开更多
关键词 GCr15SiMoAl轴承钢 空蚀 等温淬火 微观组织
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金属材料抗空蚀研究进展 被引量：1
13
作者 谭超 商剑 李珍 《辽宁工业大学学报（自然科学版）》 2023年第6期351-356,共6页
空蚀是引起流体机械过流部件失效的主要原因之一。目前,对于该课题的研究不但涉及材料本身的力学因素,还涉及外界环境因素与材料微观结构。从实验设备、机理和影响因素3个方面对国内外空蚀问题的研究进行了概述,重点综述了材料的力学性... 空蚀是引起流体机械过流部件失效的主要原因之一。目前,对于该课题的研究不但涉及材料本身的力学因素,还涉及外界环境因素与材料微观结构。从实验设备、机理和影响因素3个方面对国内外空蚀问题的研究进行了概述,重点综述了材料的力学性质、外界环境与材料微观结构对抗空蚀性能的影响,并对其进行归纳总结,指出其中的不足与问题。最后对未来空蚀研究及抗空蚀材料的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 空蚀机理 空蚀设备 抗空蚀材料 影响空蚀因素
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水轮机过流部件常用材料空蚀损伤特性研究
14
作者 李少宜 孙淑贞 +1 位作者 孙帅辉 武鹏波 《水电能源科学》 北大核心 2025年第6期194-197,共4页
水轮机材料空蚀损伤特性研究对于降低空蚀破坏具有重要意义。通过失重法、微观形貌和三维轮廓测试方法探究了水轮机过流部件常用材料的空蚀损伤特性。结果表明,4种不锈钢中06Cr16Ni5Mo(S165)抗空蚀性能最好,3Cr13抗空蚀性能最差;4种不... 水轮机材料空蚀损伤特性研究对于降低空蚀破坏具有重要意义。通过失重法、微观形貌和三维轮廓测试方法探究了水轮机过流部件常用材料的空蚀损伤特性。结果表明,4种不锈钢中06Cr16Ni5Mo(S165)抗空蚀性能最好,3Cr13抗空蚀性能最差;4种不锈钢抗空蚀性能优于碳钢^(#)45和Q355B。S165、0Cr13Ni5Mo(S135)和06Cr20Ni11(S308)不锈钢韧性较好,空蚀试验后均出现了表面起伏和晶界隆起,空蚀坑边缘具有唇边形貌;3Cr13不锈钢晶界隆起不明显,空蚀坑沿深度方向发展和延伸。碳钢^(#)45和Q355B空蚀过程中没有出现明显的晶界滑移,空蚀坑产生后沿深度方向扩展且呈块状脆性剥落损伤形貌。空蚀试验后S165表面粗糙度最小,S308高程差最小,Q355B表面粗糙度和高程差最大。研究结果可为水轮机过流部件选材及材料空蚀性能的提高提供基础。 展开更多
关键词 空蚀 失重法 微观形貌 三维轮廓
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水轮机马氏体不锈钢叶片电弧堆焊修复组织抗空蚀性能研究
15
作者 胡栋 兰箭 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第2期34-39,共6页
针对水轮机0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢叶片的空蚀失效问题,研究了RMD650合金焊丝电弧堆焊工艺修复空蚀坑的修复效果。采用工作电压18.8 V、工作电流240 A、焊枪移动速度10 mm/s、送丝速度4.5 m/min等堆焊工艺参数,在0Cr13Ni5Mo马氏体不锈... 针对水轮机0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢叶片的空蚀失效问题,研究了RMD650合金焊丝电弧堆焊工艺修复空蚀坑的修复效果。采用工作电压18.8 V、工作电流240 A、焊枪移动速度10 mm/s、送丝速度4.5 m/min等堆焊工艺参数,在0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢板上制备单层和15层堆焊层,研究了堆焊组织的力学性能及抗空蚀性能。实验结果表明:单层堆焊层原始奥氏体晶粒为柱状,15层堆焊层原始奥氏体晶粒为等轴状,而15层堆焊过程中,冷却速度只会影响原始奥氏体晶粒形貌,几乎不会影响最终的马氏体形成及其尺寸。显微硬度测试及核平均取向差(kernel average misorientation,KAM)分析结果表明:15层堆焊层硬度变化的主要原因是位错密度的变化。空蚀实验结果表明:具有更高硬度的第15层堆焊层的抗空蚀性能更优。 展开更多
关键词 RMD650焊丝 电弧堆焊 硬度 空蚀
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304不锈钢表面激光熔覆铁基合金组织及抗空蚀性能
16
作者 金峰 张松 +2 位作者 王莉 吴臣亮 霍莎 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第4期530-537,共8页
【目的】304不锈钢是一种以奥氏体为主要晶体结构的铬镍不锈钢,因其优异的耐热性和耐蚀性,广泛应用于航空、船舶和化工等行业。然而,304不锈钢硬度较低,抗空蚀性能不足,作为水轮机叶片材料时,其表面在复杂环境下易出现凹坑、剥落等现象... 【目的】304不锈钢是一种以奥氏体为主要晶体结构的铬镍不锈钢,因其优异的耐热性和耐蚀性,广泛应用于航空、船舶和化工等行业。然而,304不锈钢硬度较低,抗空蚀性能不足,作为水轮机叶片材料时,其表面在复杂环境下易出现凹坑、剥落等现象,显著缩短叶片使用寿命。【方法】为提升304不锈钢的使用寿命,采用激光熔覆技术在其表面制备了新型铁基合金熔覆层。通过相分析、组织观察、EBSD分析、硬度测试和空蚀试验,系统分析了熔覆层的相组成、晶体学特征、显微硬度及抗空蚀性能。【结果】研究结果显示,铁基合金熔覆层主要由α-Fe基体相和Cr_(23)C_(6)相组成。熔覆层成形质量良好,几乎无微裂纹,仅有少量孔隙。显微结构呈现出典型的非平衡凝固特征,由枝晶及枝晶间的网状组织构成,并从底部至顶部依次出现平面晶、胞状晶、柱状晶及等轴晶的形貌。EBSD分析表明,熔覆层内形成了高密度晶界且无明显织构。熔覆层横截面显微硬度在640~750 HV 0.2之间,显著高于304不锈钢基体的显微硬度(187.6 HV 0.2)。这种高硬度主要归因于溶质原子引起的固溶强化、分散在网状枝晶间的Cr_(23)C_(6)和Cr_(7)C_(3)硬质相的第二相强化,以及高密度晶界带来的晶界强化。在300 min的空蚀试验中,304不锈钢基体的累计质量损失为24.8 mg,而铁基合金熔覆层的损失仅为7.8 mg,约为基体的31.5%。整个试验过程中,熔覆层的累计质量损失均低于304不锈钢基体。空蚀损伤表面分析表明,空泡腐蚀过程中气泡坍塌产生的剪切波会在材料表面形成应力积累,导致滑移带的生成,滑移带处易萌生并扩展裂纹,最终造成材料剥落形成空蚀坑。细小晶粒、高晶界密度及高显微硬度是熔覆层具备优异抗空蚀性能的关键因素。【结论】高硬度铁基合金熔覆层显著提升了304不锈钢基体的抗空蚀性能。本研究设计并制备了一种用于304不锈钢表面改性的高硬度铁基合金熔覆层,为激光熔覆技术在水轮机叶片表面强化涂层中的应用提供了潜在的解决方案。 展开更多
关键词 激光熔覆技术 304不锈钢 铁基合金 相分析 显微组织 织构 显微硬度 抗空蚀性能
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超声喷丸对SLM316L不锈钢抗空蚀性能的影响 被引量：1
17
作者 王泽楠 程峰 +1 位作者 王硕 孙洁 《材料保护》 2025年第6期124-133,共10页
为了研究超声喷丸强化对SLM316L不锈钢抗空蚀性能的影响,利用超声喷丸装置对SLM316L不锈钢表面进行不同喷丸时间(5、25、45 min)的强化处理,然后用超声振动装置对SLM316L不锈钢及其喷丸强化后的试样进行空蚀试验。利用X射线衍射仪、压... 为了研究超声喷丸强化对SLM316L不锈钢抗空蚀性能的影响,利用超声喷丸装置对SLM316L不锈钢表面进行不同喷丸时间(5、25、45 min)的强化处理,然后用超声振动装置对SLM316L不锈钢及其喷丸强化后的试样进行空蚀试验。利用X射线衍射仪、压痕测试仪、数字显微硬度计、数字3D视频显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等,对试样的物相、残余应力、显微硬度、表面形貌演变和微观形貌进行了分析。结果表明:SLM316L不锈钢试样和超声喷丸试样展现出了不同的空蚀行为。超声喷丸通过对试样表面植入残余应力,使试样表层微观组织得到了细化,提高了表面硬度,从而减轻了空泡冲击产生的晶粒变形,抵抗了裂纹产生,延缓了空蚀破坏。同时25 min和45 min喷丸处理试样内部发生了奥氏体向马氏体的转变,马氏体因其优异的硬化性能进一步提高了喷丸试样的抗空蚀性能。通过分析空蚀过程中失重曲线和表面形貌,发现45 min超声喷丸试样展现出最佳的抗空蚀效果。超声喷丸工艺有效改善了SLM316L不锈钢的抗空蚀性能,并且延长喷丸时间可以进一步优化喷丸试样表面抗空蚀效果。 展开更多
关键词 SLM316L不锈钢 空蚀 超声喷丸 喷丸时间 残余应力
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纯铝基体表面原位微锻冷喷涂制备Ti6Al4V抗空蚀涂层
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作者 刘建武 裴云震 +3 位作者 刘伟杰 邓春明 褚欣 谢迎春 《材料工程》 北大核心 2025年第12期24-31,共8页
为解决铝合金过流器械表面的空蚀防护问题,采用原位微锻冷喷涂技术制备Ti6Al4V涂层。在喷涂过程中将大尺寸202不锈钢喷丸颗粒混入Ti6Al4V粉末中,促进Ti6Al4V粉末的塑性变形,形成致密的涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、超... 为解决铝合金过流器械表面的空蚀防护问题,采用原位微锻冷喷涂技术制备Ti6Al4V涂层。在喷涂过程中将大尺寸202不锈钢喷丸颗粒混入Ti6Al4V粉末中,促进Ti6Al4V粉末的塑性变形,形成致密的涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、超声波空蚀试验机、三维轮廓仪研究冷喷涂工艺参数对Ti6Al4V涂层质量的影响,得出最佳工艺参数。结果表明:随着喷丸颗粒含量的增加,Ti6Al4V涂层的孔隙率降低。当喷丸含量为70%(体积分数)时,Ti6Al4V涂层组织致密,孔隙率仅为0.46%;涂层显微硬度逐渐提升,最高为394HV0.3,高于锻造Ti6Al4V合金硬度(370HV0.3)。空蚀实验表明,经2 h空蚀后,Ti6Al4V涂层的空蚀深度最低仅为4.742µm,抗空蚀性能是Al基体(365.199µm)的77倍。采用原位微锻冷喷涂制备的Ti6Al4V涂层致密、硬度高、颗粒间结合良好,可以有效抑制空蚀过程中裂纹的萌生、扩展导致的颗粒脱落,因此具有良好的抗空蚀性能。 展开更多
关键词 冷喷涂 原位微锻 TI6AL4V 涂层 抗空蚀性能
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CrMnN不锈钢的抗空蚀和磨蚀性能 被引量：7
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作者 柳伟 郑玉贵 +1 位作者 姚治铭 柯伟 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期505-509,共5页
利用旋转圆盘仪对 ＣｒＭｎＮ不锈钢、２０ＳｉＭｎ低合金钢和 ０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢进行了模拟实际工况条件下的空蚀和磨蚀（空蚀和冲刷磨损联合作用）实验．用失重法评价了三种金属材料的抗空蚀和磨蚀性能．并用扫描电镜观察了... 利用旋转圆盘仪对 ＣｒＭｎＮ不锈钢、２０ＳｉＭｎ低合金钢和 ０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢进行了模拟实际工况条件下的空蚀和磨蚀（空蚀和冲刷磨损联合作用）实验．用失重法评价了三种金属材料的抗空蚀和磨蚀性能．并用扫描电镜观察了空蚀形貌．结果表明，ＣｒＭｎＮ不锈钢不仅比目前水轮机转轮用材具有更高的抗空蚀性能，而且也具有很好的抗磨蚀性能．深入研究了 展开更多
关键词 CrMnN不锈钢 空蚀 腐蚀 水轮机 材料 抗损伤机理 抗空蚀性能 抗磨蚀性能
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激光熔敷钴合金涂层的抗空蚀和冲刷磨损性能 被引量：5
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作者 柳伟 郑玉贵 +1 位作者 姚治铭 柯伟 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期18-20,共3页
采用激光熔敷方法在 2 0SiMn低合金钢表面制成了Co合金涂层 ,以两种目前水轮机转轮用材 2 0SiMn低合金钢和 0Cr13Ni5Mo不锈钢作为对比材料 ,对涂层进行了空蚀、液固两相流冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用实验 ,采用失重法并结合能谱... 采用激光熔敷方法在 2 0SiMn低合金钢表面制成了Co合金涂层 ,以两种目前水轮机转轮用材 2 0SiMn低合金钢和 0Cr13Ni5Mo不锈钢作为对比材料 ,对涂层进行了空蚀、液固两相流冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用实验 ,采用失重法并结合能谱分析、X射线衍射分析及显微硬度测量等手段研究了涂层的显微结构和在不同形式损伤下涂层的性能并分析了原因。结果表明 :在 2 0SiMn低合金钢表面激光熔敷形成的Co合金涂层有良好的抗空蚀性能 ,这与涂层在空蚀过程中发生的应力诱发马氏体相变密切相关。良好的抗空蚀性能有利于提高涂层抗空蚀和冲刷磨损联合破坏 ,从而使涂层表现出与 展开更多
关键词 抗空蚀 性能 激光熔敷合金涂层 空蚀 冲刷磨损 相变
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