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冲蚀磨损是指流体介质中的大量微小粒子对材料表面进行冲击,造成材料表面疲劳、断裂、剥落等破坏的现象,是火电、水泥、矿山等行业大量使用的粉磨机械的磨辊、磨盘等工件失效的主要形式之一,造成了企业的能源和耐磨钢的大量消耗。因此,研制高性能耐磨钢是减少磨损、提高工件使用寿命的有效手段,也是上述行业对高性能耐磨材料的迫切需求。采用高分子热解结合反应烧结的方法制备出SiC泡沫陶瓷,利用挤压铸造工艺将熔融的球墨铸铁压注到SiC泡沫陶瓷网孔内,制备出SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁双连续相复合材料。在该复合材料中,SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁三维双连续相复合材料中陶瓷相和金属相之间形成两个相互贯穿、相互支撑的三维联通网络。这种相互贯穿的网络结构有助于最大限度的保留和利用两相的优势,有望使复合材料的抗冲蚀性能得到大幅度提升。为验证这一预期,本论文开展了 SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁双连续相复合材料(SiCfoam/DI)、SiC颗粒增强球墨铸铁复合材料(SiCP/DI)及单纯球墨铸铁(DI)的气固两相流冲蚀磨损实验,系统考察了冲蚀时间(t)、粒子冲击速度(v)、冲蚀角度(α)、SiC泡沫陶瓷的体积分数、SiC泡沫陶瓷孔径尺寸、SiC颗粒尺寸等因素对这些材料冲蚀性能的影响,并利用扫描电子显微镜、3D激光共聚焦显微镜等手段对这些材料的冲蚀形貌进行了对比分析,初步明确了这几类材料的冲蚀机理,为进一步开展双连续相耐磨复合材料的应用提供基础数据及理论依据。主要研究结果如下:1、在相同的冲蚀条件(v=75m/s、α=30°)下,SiCtoam/DI、SiCP/DI 和 DI的冲蚀率随冲蚀时间的延长,总体呈现减小并趋于动态稳定的趋势,但具体变化规律有着明显的差异:DI的冲蚀率随冲蚀时间延长,先增大后减小;SiCfoam/DI和SiCP/DI的冲蚀率均随冲蚀时间延长,持续下降至动态稳定,但在动态稳定阶段,SiCtoam/DI则呈现明显的锯齿状变化特征。在冲蚀率达到动态稳定后,DI的冲蚀率大致是SiCP/DI的1.7-2倍,是SiCfoam/DI的3.2倍,SiCfoam/DI表现出最好的抗冲蚀性能。2、在相同的冲蚀条件(α=30°、t=200min)下,SiCfoam/DI、SiCP/DI和 DI的冲蚀率随冲蚀角度α的增加,表现出不同的变化特征:DI的冲蚀率随冲蚀充实角度α的增加,呈现先快速增加、再缓慢增长至基本维持不变的特征;SiCP/DI则呈现出先增加、后降低、再增加的变化方式,并均在α=45°左右达到最大冲蚀率;在α=45°时,SiCmfoam/DI的冲蚀率也大到最大值,数值较SiCP/DI的最大值低1 0%-20%。但在α<40°时,SiCfoam/Dl的冲蚀率仅约为SiCP/DI的50%,更是D1的25%左右,显示出很好的抗低角度冲蚀性能。在α>45°后,SiCfoam/DI的冲蚀率随冲蚀角增大快速降低,而后基本保持不变。3、在冲蚀条件相同(α=30°、t=200min)、SiCfoam/DI和SiCP/DI中碳化硅陶瓷相体积分数均为53%的条件下,SiCfoam/DI、SiCP/DI和DI有着大体相同的冲蚀速率随冲击速度增大而增大的变化趋势,但SiCfoam/DI增速明显低于SiCP/DI和DI,显示出低冲击角度下优异的抗高速冲蚀的性能。4、体积分数对泡沫陶瓷有很大影响。在相同的冲蚀条件(α=30°、v=87.5m/s、t=200min)下,随体积分数增大,SiCfoam/DI的冲蚀速率快速减小至平稳,当体积分数大于60%后,SiCfoam/DI具有与致密的反应烧结SiC陶瓷一样的抗冲蚀能力。5、SiC泡沫陶瓷和球墨铸铁独特的双连续互穿结构提供的强约束作用和阴影保护效应是SiCfoam/DI具有较SiCP/DI和DI更好耐冲蚀性能的主要原因。