【摘要】：在空化與空蝕理論的發(fā)展過(guò)程中,人們發(fā)現(xiàn)空蝕雖然影響工程機(jī)械設(shè)備的工作效率和使用壽命,造成能源和材料的浪費(fèi),但空化效應(yīng)的合理利用卻可以用來(lái)切割、清洗和制備材料,甚至進(jìn)行油氣開(kāi)采,創(chuàng)造出可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前,空蝕理論并不完善,空蝕發(fā)生時(shí)的環(huán)境復(fù)雜,普適性的研究結(jié)論很少。無(wú)論是預(yù)防空蝕還是合理利用空化效應(yīng),都需要進(jìn)行深入的研究。在眾多的空蝕研究設(shè)備中,超聲空蝕設(shè)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(shè)備對(duì)應(yīng)用于船舶、管道輸送等特殊的液體介質(zhì)環(huán)境中的鉛黃銅合金進(jìn)行了空蝕實(shí)驗(yàn),分別研究了空蝕距離、液體介質(zhì)以及表面形貌對(duì)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(guò)程和機(jī)理。通過(guò)選取不同的試樣與超聲工具頭之間的作用距離,研究了實(shí)驗(yàn)后試樣的質(zhì)量損失、空蝕深度、粗糙度、微觀(guān)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(dāng)超聲波作用距離在0.4 mm~0.6 mm時(shí),試樣表面的空蝕破壞最嚴(yán)重,空蝕效果最佳,且該最佳的超聲作用距離與空蝕時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。分別對(duì)鉛黃銅試樣在自來(lái)水、去離子水和3.5%氯化鈉溶液中進(jìn)行了超聲空蝕實(shí)驗(yàn),觀(guān)察和測(cè)量了試樣空蝕后的質(zhì)量損失、粗糙度、微觀(guān)形貌、3D形貌輪廓以及硬度,對(duì)比分析了試樣在三種液體介質(zhì)中空蝕后的表面破壞特點(diǎn),探討了液體介質(zhì)對(duì)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(zhì)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(jì)質(zhì)量損失最小,其硬度值的最大增幅達(dá)到13.6%,表明試樣在3.5%氯化鈉溶液中的抗空蝕能力最強(qiáng)。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(cè)量了試樣空蝕后的質(zhì)量損失、粗糙度、微觀(guān)形貌以及表層殘余應(yīng)力,對(duì)比分析了試樣空蝕前的表面形貌對(duì)空蝕過(guò)程的影響,構(gòu)建了質(zhì)量損失、粗糙度、殘余應(yīng)力與空蝕時(shí)間的關(guān)系,解釋了表面形貌對(duì)空蝕過(guò)程的影響機(jī)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(dāng)空蝕周期延長(zhǎng)時(shí),噴砂處理過(guò)的試樣因初始硬化層和二次硬化效應(yīng)的存在,其抗空蝕能力的持久性比拋光處理后的試樣更強(qiáng)。本文的研究結(jié)論加深了對(duì)空蝕機(jī)理的理解,有助于工作在液體介質(zhì)中的鉛黃銅合金零部件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和抗空蝕性能的改善,拓展了空化效應(yīng)的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.12
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)方案流程圖

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文驗(yàn)材料試樣準(zhǔn)備驗(yàn)以鉛黃銅合金板材作為材料，線(xiàn)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(shí)去除試樣表面的油污，利用電吹風(fēng)吹干試樣后在 HMX1400 箱式氣氛爐中力退火，去除加工過(guò)程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)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(guò) SPECTRO MAXx 型直讀光譜儀別采點(diǎn)，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(shè)備要設(shè)備與儀器如表 2.2 所示。表 2.2 主要儀器設(shè)備和儀器Table 2.2 Main equipment and instruments

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳衛(wèi);;幾種海洋工程常用金屬的空泡腐蝕性能[J];熱加工工藝;2015年08期

2 龍正;劉秀梅;;超聲空化對(duì)Q235鋼表面腐蝕行為的影響[J];中國(guó)科技論文;2013年06期

3 徐桂芳;秦敏明;雷玉成;陳希章;李濤;;新型Cr-Ni-Mo和Cr-Ni-Co堆焊合金空蝕性能[J];稀有金屬材料與工程;2012年09期

4 偶國(guó)富;周永芳;鄭智劍;章利特;吳崇芳;;空蝕機(jī)理的研究綜述[J];液壓與氣動(dòng);2012年04期

5 張志萍;周勇;張健;;抗空蝕金屬材料的研究進(jìn)展[J];熱處理技術(shù)與裝備;2011年06期

6 雷玉成;秦敏明;徐桂芳;李濤;孫文江;;Cr-Ni-Co奧氏體堆焊材料的空泡腐蝕行為[J];焊接學(xué)報(bào);2011年06期

7 陳大融;;空化與空蝕研究[J];中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué);2010年06期

8 袁丹青;陳向陽(yáng);白濱;叢小青;;水力機(jī)械空化空蝕問(wèn)題的研究進(jìn)展[J];排灌機(jī)械;2009年04期

9 李煒;;控制閥產(chǎn)生空化現(xiàn)象之探究[J];云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年S2期

10 劉詩(shī)漢;陳大融;;粗糙表面的空蝕機(jī)制研究[J];潤(rùn)滑與密封;2009年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李永健;空蝕發(fā)生過(guò)程中表面形貌作用機(jī)理研究[D];清華大學(xué);2009年

2 楊慶;空化初生機(jī)理及比尺效應(yīng)研究[D];四川大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李斌訓(xùn);空化水噴丸工藝誘導(dǎo)彈塑性變形行為研究[D];遼寧科技大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2755383