作为一种冷态切割技术,磨料水射流切割技术被用于煤矿井下切割、废旧炮弹拆除等危险环境,但切割过程中时常有火花出现,火花的出现大大降低了磨料水射流切割的安全性,制约了其应用。针对高危环境下磨料水射流切割金属材料产生火花的现象,本文对磨料水射流切割金属材料产生火花的机理及抑制方法进行了研究,研究内容主要包括两个部分:一是磨料水射流切割金属材料时火花产生机理的研究。首先,基于能量守恒定律和材料的变形能理论,开展磨料颗粒磨蚀金属材料时能量传递与转换过程的研究,并建立磨料水射流冲击下金属表面瞬态最高温度的数学模型;其次,运用非线性动力学和有限元理论,开展多颗磨料颗粒磨蚀金属材料的数值模拟研究,验证磨料水射流冲击下金属表面瞬时最高温度数学模型的正确性;最后,开展磨料水射流切割多种不同种类金属材料的验证实验。二是磨料水射流切割金属材料时火花产生规律及抑制方法的研究。开展磨料水射流切割金属材料火花产生规律的实验研究,并运用线性回归等数学方法建立火花密度等级预测模型,预测切割参数（包括磨料硬度、金属硬度、射流压力、靶距、磨料粒径等）对火花产生影响的规律;此外,从改变磨料水射流自身特性出发,探究火花的抑制方法。实验中将不同种类的添加剂加入磨料水射流,通过分析比较添加不同添加剂的实验结果,找出最佳的添加剂种类。通过上述研究工作,得出以下主要结论:（1）磨料水射流切割金属材料瞬态最高温度数学模型能较好地吻合切割实验中火花产生的现象和规律。该数学模型能够反映磨料水射流冲击下,被冲击金属表面的瞬态最高温度与磨料水射流参数以及被冲击金属材料物性参数的内在关系,同时该数学模型也能够用来预测磨料水射流切割不同种类金属材料时火花产生的临界压力。（2）利用商业软件ANSYS-Auto DYN进行数值模拟,展示了多颗磨料颗粒高速冲击不同金属材料表面的动态过程,以及金属表面的温度分布。数值模拟结果显示的不同金属表面能够产生的瞬态最高温度与数学模型中离散数值分析的结果吻合度较好,误差均维持在5%之内,比较符合预期。（3）磨料水射流切割钛合金的火花密度等级与切割参数（磨料硬度、金属硬度、靶距、射流压力以及磨料粒径）有关,其中射流压力对火花密度等级的影响程度远远大于其余四种因素,减小射流压力是降低火花密度等级的有效方法。建立了磨料水射流切割钛合金火花密度等级的预测模型,该模型可量化切割参数对火花密度等级的影响。（4）添加高聚物后火花密度等级随压力变化趋势不变,但其数值平均增大15.438,即高聚物不利于抑制火花的生成;添加灭火剂后火花密度等级随压力变化趋势不变,添加两种不同的碱金属盐分别使火花密度等级平均降低190.625和214.656,二者均有利于抑制火花的生成,其中易分解的灭火剂效果优于不易分解的灭火剂;添加阻燃剂后火花密度等级随压力变化趋势不变,但其数值平均减小184.813,有利于抑制火花的生成。易分解的灭火剂为抑制磨料水射流切割钛合金火花生成的最佳添加剂种类。本文的研究能够补充完善磨料水射流切割金属材料的机理,可以为磨料水射流在高危环境下安全切割金属材料提供理论依据和实验支撑,具有重要的学术和实际应用价值。该论文共有图44幅,表21个,参考文献130篇。