多相流作用下铝青铜的冲蚀行为研究及装置研制

发布时间：2017-10-23 20:33

  本文关键词：多相流作用下铝青铜的冲蚀行为研究及装置研制

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【摘要】：船舶通常在湖泊、内陆江河及内海等领域航行,水轮机和螺旋桨等过流部件长期服役在固液气共同组成的多相流体腐蚀介质中,其失效主要是由冲蚀、空蚀及冲蚀与空蚀的交互作用共同引起的破坏。本文选取螺旋桨等过流部件常用的材料-铝青铜作为研究对象,基于螺旋桨的实际工况,探讨了铝青铜在多相流下的冲蚀行为。主要开展了以下工作:1.通过分析现有试验机的不足,针对这些不足进行优化,并添加动态电化学系统进行整体设计。形成了三电极体系电化学测试系统,可以实时监测样品电化学参数的变化,获得相关动态电化学参数。2.利用研制的冲刷腐蚀试验机,模拟螺旋桨的实际运行工况,利用失重分析、形貌观察及表面粗糙度测定等实验方法对螺旋桨失效的影响因素及影响规律进行了考察,研究结论如下:(1)随着水流流速增加,冲刷强度增大,腐蚀电流密度增大,腐蚀加剧,材料失重加剧。(2)含沙量增加,材料表面单位面积内受到沙粒冲击的数目增加,冲蚀加剧。在相同含沙量条件下,沙粒粒径与材料损失量不呈线性关系,当沙粒粒径为0.3mm时,试样失重量最大。(3)沙粒对试样的冲击可分为水平分量和垂直分量,水平分量对冲刷面产生切削作用,垂直分量对冲刷面产生撞击作用。在小角度时,材料的破坏机制以微切削为主;在大角度时,材料的破坏机制以锻造挤压为主。(4)铝青铜在氯化钠溶液中的失重量比在清水中大,腐蚀介质改变了材料表面的特性,减弱了材料表面的强度,材料失重加剧。(5)在冲蚀过程中铝青铜表层先发生塑性变形,微裂纹开始萌生,裂纹首先出现在α/β相界处,随着冲蚀进行,裂纹向内部扩展,表层的位错密度增多,产生高密度位错,有效阻止裂纹的扩展,裂纹开始横向扩展,材料呈片状脱落。高密度位错的形成导致硬度迅速上升,材料表层发生加工硬化现象,材料耐冲蚀能力增强。
【关键词】：多相流 铝青铜 冲刷腐蚀 试验装置
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 螺旋桨的服役环境、选材及失效形式9-11
• 1.3 国内外冲蚀研究概况11-16
• 1.3.1 冲刷的研究11-12
• 1.3.2 铜合金腐蚀研究12-13
• 1.3.3 冲刷与腐蚀协同作用研究13-15
• 1.3.4 冲蚀理论研究进展15-16
• 1.4 多相流冲蚀试验机的研究进展16-18
• 1.5 本文的研究目标及内容18-20
• 2 实验材料及方法20-23
• 2.1 实验材料20-21
• 2.2 实验方法21
• 2.3 实验测试分析方法21-23
• 3 冲刷-电化学腐蚀联合作用试验机的设计23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 冲刷腐蚀试验机的设计要求及设计思路23-24
• 3.3 冲刷腐蚀试验机的工作原理及总体设计方案24-25
• 3.4 冲刷腐蚀试验机的设计25-31
• 3.4.1 固液气均相系统设计25
• 3.4.2 冲刷与腐蚀联合作用系统设计25-28
• 3.4.3 电化学测试系统的设计28-31
• 3.5 冲刷腐蚀试验机的使用操作流程及调试31-34
• 3.6 结语34-35
• 4 腐蚀多相流作用下铝青铜的冲蚀行为研究35-55
• 4.1 实验结果与分析35-50
• 4.1.1 流体速度对冲蚀行为的影响35-40
• 4.1.2 冲刷角度对冲蚀行为的影响40-42
• 4.1.3 沙粒粒径对冲蚀行为的影响42-45
• 4.1.4 含沙量对冲蚀行为的影响45-47
• 4.1.5 3.5%Na Cl溶液对冲蚀行为的影响47-50
• 4.2 力学性能分析50-52
• 4.3 冲蚀机理52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 5 结论与展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录62-66
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果66

【参考文献】

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本文编号：1085275