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高铁列车涂层的抗冲蚀破坏机制研究

材料保护 2023年第12期56卷 96-104页

作者：曾明亮高方圆刘仁李光夏原中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

针对动车组表面涂层在运行过程中受到微细粒子高速冲蚀磨损的问题,采用有限元数值模拟及冲蚀磨损试验系统研究了微细粒子速度、入射角度、粒子尺寸等对涂层冲蚀磨损率的影响规律,分析了聚氨酯涂层的抗冲蚀破坏机制,主要表现为低角度冲... 详细信息

针对动车组表面涂层在运行过程中受到微细粒子高速冲蚀磨损的问题,采用有限元数值模拟及冲蚀磨损试验系统研究了微细粒子速度、入射角度、粒子尺寸等对涂层冲蚀磨损率的影响规律,分析了聚氨酯涂层的抗冲蚀破坏机制,主要表现为低角度冲蚀时的微切削及高角度冲蚀时的脆性破碎机制。研究结果表明,涂层的冲蚀磨损率随粒子速度呈现幂增长,冲蚀磨损率在粒子速度从70 m/s变为80 m/s时增幅达87%;涂层在一定程度上呈现韧性材料冲蚀磨损特性,冲蚀磨损率在入射角15°时达到峰值0.94 mm^(3)/g;在不同粒径粒子垂直入射情形下,涂层均表现出脆性材料的破碎脱落冲蚀磨损机制。模拟计算的仿真结果与试验验证误差仅为7%,表明该模型建立与计算方法具有较高的有效性,可用于简化或替代试验手段,为风沙环境下涂层结构的优化提供依据。

关键词：固体粒子冲蚀冲蚀磨损率有限元计算冲蚀试验冲蚀形貌

FSP表面改性球墨铸铁组织及抗冲蚀磨损性能

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特种铸造及有色合金 2018年第12期38卷 1381-1384页

作者：夏祥春永城职业学院机电工程系

对铁素体基球墨铸铁实施搅拌摩擦加工(FSP),利用硬度仪、SEM、EPMA、XRD及冲蚀磨损试验机,研究了FSP对铁素体基(FB)球墨铸铁组织演化的影响,以及冲蚀磨损角度对两种铸铁耐冲蚀磨损性能的影响。研究表明,FB球铁经FSP后,热机影响区内石墨... 详细信息

对铁素体基球墨铸铁实施搅拌摩擦加工(FSP),利用硬度仪、SEM、EPMA、XRD及冲蚀磨损试验机,研究了FSP对铁素体基(FB)球墨铸铁组织演化的影响,以及冲蚀磨损角度对两种铸铁耐冲蚀磨损性能的影响。研究表明,FB球铁经FSP后,热机影响区内石墨因搅拌作用而拉长,其他区域石墨维持球状形貌。距离搅拌摩擦表面越远,基体中马氏体及残留奥氏体含量越低,硬度相应的越低,热影响区(HAZ)内马氏体以及残留奥氏体生成于石墨周边,其余部分为铁素体。FB球铁随着冲蚀磨损角度增大,抗冲蚀磨损性能提高。而FSP球铁冲蚀磨损率曲线呈双峰形态,20°及45°冲蚀角度下耐冲蚀磨损性能较好。

关键词：球墨铸铁搅拌摩擦加工冲蚀磨损率残留奥氏体

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钻完井工具冲蚀试验平台设计及性能测试

石油机械 2020年第6期48卷 25-30页

作者：王晓闫新江鞠少栋刘传刚文敏曹砚锋邢洪宪中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司中海油研究总院责任有限公司

为了能够更好地模拟海洋石油开发实际工况,进而研究不同环境压力和流速情况下钻完井工具的冲蚀试验规律,基于磨料射流原理设计研发了钻完井工具冲蚀试验平台。该试验平台能够方便地控制冲蚀试验的环境压力、流速和含砂量,进行环境压力0~... 详细信息

为了能够更好地模拟海洋石油开发实际工况,进而研究不同环境压力和流速情况下钻完井工具的冲蚀试验规律,基于磨料射流原理设计研发了钻完井工具冲蚀试验平台。该试验平台能够方便地控制冲蚀试验的环境压力、流速和含砂量,进行环境压力0~20 MPa,流速0~100 m/s,角度0°~90°,颗粒直径0~2 mm条件下的冲蚀试验。测试结果表明:在42 m/s的流速下,喷嘴出口压力瞬时波动仅为±0.02 MPa,不超过当前压力的2%,流量波动为±0.2 L/min,砂比误差为±0.2%,验证了冲蚀试验平台具有较好的压力、流量和砂比的稳定性,间接验证了冲蚀试验平台具有较高的流速稳定性;采用316L金属试件进行了3次重复性测试,测试结果误差均在5%以内,验证了冲蚀试验平台试验数据具有很好的重现性。钻完井工具冲蚀试验平台的成功研制并投入试验应用,对开展井下工具的冲蚀特性研究和提高海洋石油开发效率具有重要意义。

关键词：钻井工具完井工具冲蚀冲蚀试验平台冲蚀磨损率性能测试

不同硬度35CrMo钢在含砂流体中的冲蚀试验分析

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材料开发与应用 2023年第2期38卷 27-31页

作者：刘传刚王晓鞠少栋刘景超曾锴季菊香中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

针对海洋石油井下工具常用材料35CrMo钢,进行了3种不同硬度下、5个不同冲击速率的冲蚀试验,对质量损失和冲蚀表面形貌进行了研究和分析,计算了冲蚀磨损率;分别拟合冲蚀磨损率与冲击速率和硬度的计算方程,分析了冲击速率和硬度对35CrMo... 详细信息

针对海洋石油井下工具常用材料35CrMo钢,进行了3种不同硬度下、5个不同冲击速率的冲蚀试验,对质量损失和冲蚀表面形貌进行了研究和分析,计算了冲蚀磨损率;分别拟合冲蚀磨损率与冲击速率和硬度的计算方程,分析了冲击速率和硬度对35CrMo钢冲蚀磨损率影响的变化规律。试验结果表明,35CrMo钢的冲蚀磨损率随冲击速率的增大而迅速增大,成2.55~2.66次方关系,随硬度的提高而减小,成线性关系。硬度和冲击速率各自独立影响35CrMo钢的冲蚀磨损率,不存在显著的相干性。

关键词： 35CrMo钢硬度冲击速率冲蚀冲蚀磨损率

在役油罐内壁除锈喷嘴外流场数值模拟（英文）

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机床与液压 2018年第12期46卷 81-87,99页

作者：王毅肖日宏刘勇吴强方珍龙武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063 长江航道局武汉430010

针对在役单层油罐改造成双层罐的除锈问题,选用磨料水射流喷嘴为研究对象,使用计算流体力学方法,进行了混合磨料水射流对油罐内壁除锈效果的数值模拟。以射流打击靶面的最大剪切力和冲蚀磨损率作为评价指标,研究结果表明:前混合磨料水... 详细信息

针对在役单层油罐改造成双层罐的除锈问题,选用磨料水射流喷嘴为研究对象,使用计算流体力学方法,进行了混合磨料水射流对油罐内壁除锈效果的数值模拟。以射流打击靶面的最大剪切力和冲蚀磨损率作为评价指标,研究结果表明:前混合磨料水射流达到相同的除锈效果相较于后混合磨料水射流所需的射流压力更低,射流入射压力为20 MPa时,除锈效果较理想且具有较好的经济性;剪切力在靶面上存在一个核心作用区,最大剪切力位置不在靶面中心处;冲蚀磨损率随磨料的体积浓度、磨料粒径、磨料密度的增大而增大,而最大壁面剪切力不随其增大而变化。

关键词：磨料水射流 DPM模型冲蚀磨损率数值模拟除锈

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风机叶片材料的冲蚀磨损模拟研究

可再生能源 2015年第5期33卷 656-661页

作者：康师源李新梅新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

通过气固两相流实验考查了风机叶片材料在不同风速、不同粒径下的冲蚀磨损率。采用FLUENT软件对相应实验条件进行数值模拟表明：随着风速的提高,磨粒所具有的动能与切应力也随之增大,当风速由7.9 m/s提高到17.4 m/s时,达到最大冲蚀率为0... 详细信息

通过气固两相流实验考查了风机叶片材料在不同风速、不同粒径下的冲蚀磨损率。采用FLUENT软件对相应实验条件进行数值模拟表明：随着风速的提高,磨粒所具有的动能与切应力也随之增大,当风速由7.9 m/s提高到17.4 m/s时,达到最大冲蚀率为0.004 32 kg/（m^2·s）;冲蚀率随着粒径的增大呈现先上升后下降的趋势,当粒径为0.109-0.212 mm时,磨粒对试样的最大冲蚀率为0.001 51 kg/（m^2·s）。模拟验证了实验所得的冲蚀规律,并预测了各实验条件下的最大理论冲蚀率。

关键词：气固两相流风机叶片冲蚀磨损率数值模拟

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压裂作业滑套球座冲蚀性能及可溶球研究

压裂作业滑套球座冲蚀性能及可溶球研究

作者：郭浩中国石油大学（北京）

学位级别：硕士

在水力喷砂压裂作业中,投球滑套球座和压裂球是保障压裂作业正常进行的关键部件。为了压裂效率的提高,高压力、长周期、高砂比浓度是压裂作业中一个有效的措施。但井下水力喷砂工具也会相应造成十分严重的冲蚀磨损,从而导致压裂过程中... 详细信息

在水力喷砂压裂作业中,投球滑套球座和压裂球是保障压裂作业正常进行的关键部件。为了压裂效率的提高,高压力、长周期、高砂比浓度是压裂作业中一个有效的措施。但井下水力喷砂工具也会相应造成十分严重的冲蚀磨损,从而导致压裂过程中坐封失效、滑套开启失败。研究投球滑套球座材料的冲蚀行为与规律,以及方便可靠的可溶压裂球材料,已成为在水力压裂过程中降低冲蚀磨损的关键问题。为此,本文开展了以下研究:(1)开展了5种球座材料的冲蚀磨损试验研究,结合试验结果,分析了不同角度、速度、浓度、材料类型与冲蚀率之间的关系,发现了材料的冲蚀磨损随着不同参数的变化所呈现的变化趋势,建立了投球滑套球座的冲蚀预测模型。(2)通过对冲蚀试样表面冲蚀坑的微观分析,讨论了冲蚀角度引起塑性材料与脆性材料的冲蚀率变化的作用机理,分析了试样表面由微切削和塑性变形产生的犁沟和凹坑形态随角度变化的特征。(3)通过对压裂球的受力分析与模拟仿真,确定了压裂球在实际工作中的受力极限,初步研制了可溶于钻井液的可溶球材料,对不同镁含量、不同温度与可溶球材料溶解速率之间的关系进行了试验研究,并测试了所研制可溶球材料的抗剪切强度。

关键词：投球滑套球座可溶球冲蚀磨损率溶解性能抗剪切强度

磨粒含量对共晶铝锰基复合材料抗冲蚀磨损特性的影响

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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热加工工艺 2012年第16期41卷 109-112页

作者：文锋刘炳吐尔逊·斯迪克新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830008

采用MSH型旋转冲蚀磨损试验机对比研究了磨料粒度、磨料含量对共晶成分铝锰合金及其复合材料的冲蚀磨损性能影响,分析了试样材料的组织特征及冲蚀磨损后磨痕形貌。结果表明:铝锰合金材料的铸态组织为锰在铝中的固溶体及铝锰化合物,而铝... 详细信息

采用MSH型旋转冲蚀磨损试验机对比研究了磨料粒度、磨料含量对共晶成分铝锰合金及其复合材料的冲蚀磨损性能影响,分析了试样材料的组织特征及冲蚀磨损后磨痕形貌。结果表明:铝锰合金材料的铸态组织为锰在铝中的固溶体及铝锰化合物,而铝锰基复合材料中除与铝锰合金相近的基体上还存在着δ-Al2O3,且δ-Al2O3颗粒的加入改变了铝锰化合物在基体中的分布;试样材料的冲蚀磨损率随磨粒粒度增大呈先增大后减小趋势,峰值向粒度增大的方向偏移;冲蚀磨损率随磨粒含量加入量增加而增大;与铝锰合金相比铝锰基复合材料的冲蚀磨损率较低,因此其具有优良的抗冲蚀磨损特性。

关键词：磨粒含量铝锰基复合材料冲蚀磨损率

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自支撑金刚石膜冲蚀磨损研究

金刚石与磨料磨具工程 2007年第4期27卷 8-12页

作者：贺琦张凤雷魏俊俊郭会斌吕反修北京科技大学材料科学与工程学院

在研制的高压气动冲蚀磨损实验系统中对自支撑金刚石膜(抛光和未抛光)的冲蚀磨损进行了研究。比较了冲蚀磨料(SiO2,Al2O3,SiC和玻璃珠)、冲蚀角度、冲蚀速度,以及冲蚀时间对冲蚀磨损率的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了冲蚀磨损后... 详细信息

在研制的高压气动冲蚀磨损实验系统中对自支撑金刚石膜(抛光和未抛光)的冲蚀磨损进行了研究。比较了冲蚀磨料(SiO2,Al2O3,SiC和玻璃珠)、冲蚀角度、冲蚀速度,以及冲蚀时间对冲蚀磨损率的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了冲蚀磨损后金刚石膜表面形貌,对其进行了Raman光谱分析,并测定了抛光金刚石薄膜红外透过率的变化。结果表明,随冲蚀磨料硬度、冲蚀角度以及冲蚀速度的增加,自支撑金刚石膜的冲蚀磨损率增加。由于抛光和未抛光的金刚石薄膜表面形貌的差异,使得它们的冲蚀磨损率随冲蚀时间的变化过程不同。Raman光谱检测结果显示,由于冲蚀作用,金刚石膜表面部分碳的键合类型发生改变。冲蚀磨损使得抛光金刚石薄膜红外透过率降低,采用180目SiC磨料,在134 m/s的速度下冲蚀4 h,红外透过率降低约20%。

关键词：自支撑金刚石膜冲蚀磨损冲蚀机理冲蚀磨损率红外透过率