【摘要】：在空化與空蝕理論的發(fā)展過程中,人們發(fā)現(xiàn)空蝕雖然影響工程機械設備的工作效率和使用壽命,造成能源和材料的浪費,但空化效應的合理利用卻可以用來切割、清洗和制備材料,甚至進行油氣開采,創(chuàng)造出可觀的經濟價值。目前,空蝕理論并不完善,空蝕發(fā)生時的環(huán)境復雜,普適性的研究結論很少。無論是預防空蝕還是合理利用空化效應,都需要進行深入的研究。在眾多的空蝕研究設備中,超聲空蝕設備因其單因素控制的優(yōu)越性以及顯著的空蝕效果,更加適用于材料的空蝕研究。本文首次采用了超聲頻率為27.5 kHz左右的空蝕設備對應用于船舶、管道輸送等特殊的液體介質環(huán)境中的鉛黃銅合金進行了空蝕實驗,分別研究了空蝕距離、液體介質以及表面形貌對鉛黃銅合金的空蝕行為的影響,分析了不同工藝參數(shù)條件下的鉛黃銅合金的空蝕過程和機理。通過選取不同的試樣與超聲工具頭之間的作用距離,研究了實驗后試樣的質量損失、空蝕深度、粗糙度、微觀形貌以及3D形貌輪廓等參數(shù)的變化情況,探討了不同的空蝕作用距離下的試樣的表面特征以及空蝕效果,獲得了超聲探頭與試樣表面的最佳作用間距,發(fā)現(xiàn)當超聲波作用距離在0.4 mm~0.6 mm時,試樣表面的空蝕破壞最嚴重,空蝕效果最佳,且該最佳的超聲作用距離與空蝕時間的長短無關。分別對鉛黃銅試樣在自來水、去離子水和3.5%氯化鈉溶液中進行了超聲空蝕實驗,觀察和測量了試樣空蝕后的質量損失、粗糙度、微觀形貌、3D形貌輪廓以及硬度,對比分析了試樣在三種液體介質中空蝕后的表面破壞特點,探討了液體介質對空蝕形成和發(fā)展的影響,發(fā)現(xiàn)鉛黃銅試樣在三種液體介質中空蝕后的表層都存在加工硬化層,而試樣在3.5%氯化鈉溶液中空蝕后的累計質量損失最小,其硬度值的最大增幅達到13.6%,表明試樣在3.5%氯化鈉溶液中的抗空蝕能力最強。采用了拋光和噴砂的處理手段獲取了兩組不同表面形貌的鉛黃銅試樣,測量了試樣空蝕后的質量損失、粗糙度、微觀形貌以及表層殘余應力,對比分析了試樣空蝕前的表面形貌對空蝕過程的影響,構建了質量損失、粗糙度、殘余應力與空蝕時間的關系,解釋了表面形貌對空蝕過程的影響機制,發(fā)現(xiàn)在空蝕初期平整光滑的表面的抗空蝕能力更好,即空蝕初期拋光處理比噴砂工藝更能有效的減少試樣表面的破壞。當空蝕周期延長時,噴砂處理過的試樣因初始硬化層和二次硬化效應的存在,其抗空蝕能力的持久性比拋光處理后的試樣更強。本文的研究結論加深了對空蝕機理的理解,有助于工作在液體介質中的鉛黃銅合金零部件的設計、開發(fā)和抗空蝕性能的改善,拓展了空化效應的應用。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.12
【圖文】：

實驗方案流程圖

江 蘇 大 學 碩 士 學 位 論 文驗材料試樣準備驗以鉛黃銅合金板材作為材料，線切割后的試樣尺寸規(guī)格有兩種，一種直度為 5 mm，另一種直徑為 30 mm，厚度為 5 mm，如圖 2.2 所示。實去除試樣表面的油污，利用電吹風吹干試樣后在 HMX1400 箱式氣氛爐中力退火，去除加工過程中所產生的殘余應力，退火溫度為 300℃，最后

圖 2.3 鉛黃銅合金試樣初始金相組織Metallographic microstructure of lead-brass alloy含量通過 SPECTRO MAXx 型直讀光譜儀別采點，獲得三組數(shù)據(jù)，最后取平均值。表 2.1 鉛黃銅合金主要成分表ble 2.1 Main chemical compositions of lead-brassZn Pb Sn Fe Ni 其余 2.0~3.0 0.70 0.40 0.40 設備要設備與儀器如表 2.2 所示。表 2.2 主要儀器設備和儀器Table 2.2 Main equipment and instruments

【參考文獻】

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本文編號：2755383