NaCl溶液腐蚀后304不锈钢的射流空蚀研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w624624
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
空蚀是流体机械中的常见现象,其导致流体机械运行效率下降,严重时会导致过流部件断裂。对于应用于海洋和船舶工程中的流体机械,腐蚀与空蚀的共同作用会使过流部件的破坏呈现复杂特征。目前对空化与空蚀的认识尚不充分,对腐蚀与空蚀联合作用的研究更是鲜见报道。探究腐蚀对金属材料空蚀的影响机制,分析运行工况对空蚀的影响,有助于补充空蚀理论,为抗空蚀流体机械的结构设计提供支撑。本文采用实验手段,对304不锈钢试样开展先腐蚀再空蚀的研究。采用NaCl溶液作为腐蚀溶液,借助淹没水射流对试样进行射流空蚀实验,通过测量空蚀后试样的质量损失、微观组织、表面形貌、截面金相组织及硬度等,系统地分析腐蚀对空蚀的影响。本文的主要研究工作及结论如下:(1)在不同NaCl溶液浓度条件下,对304不锈钢试样进行腐蚀;在符合ASTM G134标准的射流空蚀实验台上,以纯水为射流介质,对腐蚀后的试样进行射流空蚀实验,对空蚀后的试样进行表面观测和分析,解释NaCl溶液浓度对空蚀的影响。研究发现,经电化学测试后,304不锈钢的腐蚀趋向随NaCl溶液浓度的提高呈先变弱后增强的趋势。在射流空蚀过程中,较短时间的腐蚀对空蚀有延缓效果,但延缓程度随着NaCl溶液浓度的提高先减小再增大。随着NaCl溶液浓度升高,在相同腐蚀和射流空蚀时间条件下,304不锈钢试样的累计质量损失、塑性变形程度及表面粗糙度呈先减小后增加的趋势。与未腐蚀即空蚀的试样相比,腐蚀后的试样的空蚀破坏程度较低,试样的表面粗糙度值较小。与原试样相比,射流后晶粒择优取向,平均晶粒尺寸减小,晶粒细化。在射流应力持续作用下,滑移变得比较困难,晶粒的取向向着变形越来越难的方向转变,即晶粒朝着越来越稳定的状态转动。(2)在3.5%NaCl溶液中,对304不锈钢进行24 h的腐蚀,借助射流空蚀实验台,对腐蚀后的试样进行射流空蚀实验。改变射流空蚀时间,对空蚀后的试样进行表面观测和分析,剖析射流空蚀时间对空蚀发展过程的影响。研究发现,304不锈钢经3.5%NaCl溶液腐蚀24 h后,在黑色夹杂物附近出现点蚀。随着射流空蚀时间延长,试样的累计质量损失和累计质量损失率逐渐增大,环形空蚀区的面积逐渐增大,中心区面积逐渐减小。在射流空蚀时间为60 min时出现明显的材料剥落现象,试样表面凹凸不平加剧,表面粗糙度较高。在此过程中,截面金相组织逐渐出现形变孪晶,且形变孪晶层逐渐增厚,横截面上方边缘变得粗糙,最终出现锯齿形态。同时,显微硬度及硬化层厚度也随着射流空蚀时间的延长而逐渐增大。射流空蚀时间45 min为特征时间点,是空化强化与空蚀破坏的分割点。(3)在3.5%NaCl溶液中,改变腐蚀时间,借助射流空蚀实验台,对腐蚀后的304不锈钢试样进行射流空蚀实验。通过对空蚀后的试样进行表面观测与分析,解释腐蚀时间对试样空蚀行为的影响。研究发现,腐蚀对空蚀有延缓作用,但该延缓作用随着腐蚀时间延长而逐渐减弱。随着腐蚀时间的延长,经射流空蚀45 min后,试样的累计质量损失、表面空蚀程度及粗糙度逐渐增大,截面裂纹逐渐加深但孪晶层厚度逐渐减小。与未腐蚀即空蚀的试样相比,腐蚀后再空蚀的试样的表面空蚀破坏程度及粗糙度值均较小。
其他文献
近年来,石油基塑料的大量开发和使用加剧了石油资源的消耗,同时对生态环境造成严重影响,开发可降解生物薄膜材料成为食品包装领域的研究热点。燕麦蛋白具有良好的成膜性及天然可降解性,但是纯燕麦蛋白膜存在机械性能较差的缺点,限制了其在食品包装材料的应用;加入普鲁兰多糖制备的复合膜可以改善蛋白膜的机械性能和阻隔性能。超声波的空化效应可以促进蛋白质与多糖分子间的相互作用,进一步提高复合膜的性能。天然复合膜不具备
当前,车辆智能控制技术迅猛发展,先进悬架系统搭配有效的控制策略,能显著提升车辆驾乘的安全性和舒适性。悬架控制策略的实施要求车辆悬架系统的核心阻尼调节元件具有高度可控性,并能实现阻尼连续调节。为此,本文搭建了基于阻尼连续可调减振器的半主动悬架系统,研究其在多种控制策略下,对自身振动抑制的有效性和综合性能提升的改善率进行有益的探索。全文研究要点概括如下:(1)基于CDC减振器结构组成和工作原理的分析,
屏蔽泵因其无泄漏的特性在石油、化工、制药等生产中得到广泛应用,其中高温屏蔽泵可用来输送200℃以上的高温介质。但目前高温屏蔽泵多为单吸形式,在大流量工况下因其轴向力和汽蚀余量大、效率低等原因受到较大的使用限制。为此,本项目创新研制了一种大流量高温型双吸屏蔽泵,该泵轴向力易于平衡,运行效率高,具有较大的推广潜力,故对此类泵展开系统性研究具有重要的实际意义。本文以创新研制的大流量高温型双吸屏蔽泵为研究
传统石化资源消耗所带来的能源危机和环境污染一直以来都是人类社会的热点话题,因此各国政府纷纷将新能源汽车列为重点发展的产业,以缓和这一问题。与传统内燃机车相比,纯电动汽车凭借其易于维护、环境友好、可靠性等优点逐渐得到了人们的认可。然而作为纯电动汽车的唯一动力来源,动力锂离子电池的性能事关车辆的续航里程和热安全,这一切都离不开对动力锂离子电池的热管理。近年来,热电制冷/制热单元凭借其无污染、无噪音、响
多级潜水电泵因适应性强且易增压的特点被各领域广泛应用,复杂多变的工作环境对其运行稳定性提出严苛的要求,故提升多级潜水电泵水力性能对实现节能减排、能源可持续发展具有重要意义。空间导叶作为多级潜水电泵主要过流部件,其轮毂角区的二次流分离涡主导水泵损失。因此本文旨在探究空间导叶角区分离涡形成机制,提出二次流分离涡控制方法,突破多级潜水电泵的效率收益瓶颈。本文在江苏省自然科学基金(BK20190847)与
柔性轴承是谐波减速器的核心组成部件,其性能直接影响谐波减速器的使用寿命。作为柔性轴承的基础零件,轴承内圈在循环交变载荷中服役时易发生疲劳失效。本课题以轴承内圈为研究对象,通过理论分析、数值模拟、实验研究组合方法开展激光喷丸强化研究工作,探索激光喷丸强化机制及残余应力与宏观变形的控制方法,实现薄壁内圈零件的形性协同控制,为激光喷丸强化技术在轴承制造领域中的应用奠定基础。论文的要工作如下:(1)分析激
随着微纳结构加工技术的发展,通过激光加工使样品具有功能性的微纳结构表面逐渐成为大多数学者的研究热点。由于较高峰值功率的飞秒激光与材料相互作用的时间极短,所以,对飞秒激光诱导表面周期性条纹结构的调控以及对表面周期性条纹结构的超快动力学形成机制研究具有十分重要的实用价值和科学意义。本文首先从实验上采用能量比为1:1的双脉冲列对6H-SiC晶体进行线扫,研究了双脉冲延时和偏振方向对LIPSS(激光诱导周
太阳能光电催化分解水制氢技术作为解决能源危机和环境污染问题的最理想途径,其研究近年来备受各国研究人员的关注。在众多光电催化分解水材料中,氧化铁(α-Fe2O3)具有无毒、禁带宽度合适、物理化学性质稳定以及成本低等特点,被认为是一种理想的光电催化剂。但同时,氧化铁也存在着导电性差、光生电荷寿命短、载流子扩散路径短、析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)动力学速度慢的问
随着新能源电动汽车的普及与发展,大规格动力锂电池壳的需求明显增加。动力锂离子电池用铝板将成为铝加工产品中又一重要品种。目前,铝锰系铝合.金因.为其优.良的综合力学性能、良好的抗.腐蚀性和抗爆.破能力,被广泛的用于生产动力锂电池的外壳。铝锰系铝合.金在其他领域,如航空航天、汽车、电子等行业也被广泛应用。众多学者对3系Al-Mn合金已经做了大量的研究,主要集中在热处理对组织的影响、热处理和不同加工工艺
金属型铸造工艺,由于其模具使用寿命长、冷却速度快、且能使铸件晶粒细化和组织致密等优点,特别适用于诸如汽车铝合金发动机缸盖、汽车轮毂、扭力杆支架、转向节等大批量铸造产品的自动化生产。但在实际生产中,多循环多周期的铸造过程会使金属模具不断吸收铸件在充型凝固阶段释放的热量,导致模具温度不断升高,致使铸件凝固冷却的时间越来越长,最后影响铸件质量和生产节拍。因此,在满足产品质量和工艺出品率的基础上,必须设计