SiC钢基表面复合材料冲蚀磨损性能研究.doc

不同石英砂粒度下SiG/钢基表面复合材料冲蚀磨损性能研究张玉萍(陕丙航空职业技术学院材料与建筑工程学院，陕丙汉中723102)摘要：在自制的浆料冲蚀磨损试验机上研究了不同石英砂粒度下SiC/钢基表面 复合材料的冲蚀磨损性能基体对SiC颗粒的“支撑作用”和SiC颗粒对基体的 “保护作用”因SiC粒子在浆料的冲击和切削的共同作用下部分脱落而削弱，由 此造成复合材料的相对耐磨性降低当漿料中石英砂粒子尺寸增大吋，该复合材 料的冲蚀磨损率增大；而增强粒子SiC的尺寸增大时，SiC/钢基表面复合材料的 冲蚀磨损耐磨性能提高关键词：石英砂粒度；冲蚀磨损；SiC/钢基表面复合材料现代工业生产用于输送固体粉料的设备中，都存在严重的固体离子冲蚀造成 的磨损，如矿山选矿输送矿浆、电厂输送煤粉和粉煤灰、汕田输送泥浆及航道疏 通等所用的各种泵及管道的磨损随着生产规模的扩大，输送量的增加，泵的过流 部件及管道的磨损也日趋严重，由此造成了巨大的人力、物力和能源的消耗［1］ 因此,开发新型耐磨材料，提高冲蚀磨损条件下易损件的使用寿命，是迫切需要研 宄解决的问题研究表明，材料的冲蚀磨损性能主要取决于材料的硬度:2］,但目前 金属材料硬度提高有限，而陶瓷材料具奋高硬度，适合冲蚀磨损场合应用，但其难 以加工的特点也限制了其应用。

因此，基于金属和陶瓷的特性，人们通过铸渗方法 将二者复合，开发了陶瓷-金属复合材料［3~6］,目前主要的复合粒子是WC由于SiC 成本低廉,硬度高,所以本文选用SiC粒子为增强粒子，制备了 SiC/钢表面复合材 料，并研究其冲蚀磨损特性，以期使该复合材料能够在工业生产中应用1. 冲蚀磨损试验条件本冲蚀磨损试验的试验条件如下：(1) 冲蚀粒子:20〜50目和70〜100目石英砂；(2) 试验温度：室温；(3) 冲蚀速度：ll.lm/s；(4) 浆料浓度:8.2%；(5) 冲蚀角度：30、60、90;(6) 冲蚀试样：Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁、复合材料(20目SiC颗粒增强)2. 冲蚀磨损试验结果不同石英砂粒度下材料的冲蚀磨损试验结果如表1所示从表中可以看出浆 料中石英砂粒度对冲蚀试样的冲蚀磨损性能有很大的影响石英砂磨料粒度越 大，单位时间内造成试验材料的失重量越大，材料越不耐冲蚀磨损表1不同石英砂粒度下材料的冲蚀磨损试验结果冲蚀角度磨料粒度单位时间试样的失重量S(mg/h)Q235高铬铸铁低铬铸铁复合材料(20目SiC)20-50 @6.25.16.42.63070〜100 R3.83.64.82.220-50 @910.112.57.66070-100 R5.06.310.14.720-50 @813.29.37.39070〜100 R4.96.38.54.23.试验结果分析Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁和复合材料在不冋冲蚀角度下的冲蚀磨损率 与浆料中石英砂粒径的关系，如图1所示。

在30冲蚀角下，几种试验材料的冲 蚀磨损率都随石英砂粒径的增大而增加，如图1(a)所示从为使材料表面损伤要 求冲击粒子要有一定的能量考虑，在冲击速度为定值的情况下，对于某种比重一 定的粒子，粒径大的动能大，冲击表面会造成较严重的损伤对复合材料而言，在30冲蚀角下20〜50 0石英砂冲蚀磨损率与70〜100 0 石英砂冲蚀磨损率相差最小(15%),这表明在低角度冲蚀磨损和其它外界试验 条件一定的情况下磨料动能对复合材料冲蚀磨损性能的影响不起关键作用，因为 低角度冲蚀磨损吋复合材料的冲蚀磨损机理为固体粒子对材料表面切削和犁削， 而复合材料中增强颗粒的存在能够有效降低石英砂粒子的动能，从而使磨料的大 小对复合材料冲蚀磨损率影响最小图1(b)和图1(c)为Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁和复合材料在60和90冲 蚀角度下的冲蚀磨损率与磨料粒径的关系从图中可以看出在60、90冲蚀角度 下Q235钢、高铬铸铁和复合材料的冲蚀磨损率在两种磨料的冲蚀下几乎相差一 倍，而低铬铸铁在60冲蚀角、70〜100 0石英砂冲蚀磨损下的磨损率在四种试样 中仍然是最大的，而且与在20〜50 0石英砂冲蚀磨损下的磨损率比较相差不大, 这与低铬铸铁比较强的吸收冲击能的性质有关。

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2) Q235的最高冲蚀磨损率出现在冲蚀角45,冲蚀角大于45冲蚀磨损率 随冲蚀角的增大而减小；高铬铸铁冲蚀磨损耐磨性随冲蚀角的增大先增大后减 小，在60时冲蚀磨损率达到峰值；低铬铸铁在60吋冲蚀磨损率最大，苏最小 冲蚀磨损率出现在303) Q235钢的冲蚀耐磨性一•般，冲蚀磨损机理为切削磨损、显微切削；高铬 铸铁的冲蚀磨损性能随冲蚀角度的增大而增大，冲蚀磨损机理为脆性断裂和薄片 剥落，表现岀典型的脆性材料冲蚀磨损特征；低铬铸铁在冲蚀角度小于45时表 现出了良好的冲蚀耐磨性，冲蚀磨损机理为切削、犁削参考文献fll张剑锋，周志芳.摩擦磨损与抗磨技术[Ml.天津:天津科技翻译出版公司，1993.[2] 李诗卓，董祥林.材料的冲蚀磨损与微动磨损[M].北京:机械工业出版社，1987.[3] RJK Wood.The sand erosion performance of coatings[ J].Materials andDesign/l 999,20:179-191.[4] Wood R J K,Mellor B G,Binfield M L.Sand erosionperformance of detonation gun applied tungsten carbide cobalt chromium coatings.Wear, 1997,211:70-83.[5] 蒋业华，周荣，卢德宏，等.渣浆泵用WC/铁基表面S合材料的研究[J].铸 造，2002,51(3):170-172.[6J张玉勤，碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料及其冲蚀磨损性能研究，昆明理工大学，2002-03-01。