磨蚀在水利领域中是一种广泛存在的现象,水力机械的磨蚀问题是不可避免的。如何解决水轮机或水泵的泥沙磨损问题已经成为流体机械设备设计制造的关键技术问题。本文基于旋转喷射式磨蚀实验台对水力机械领域3种常用材料在不同沙粒粒径工况下进行了实验测试,分析了材料在不同砂粒粒径下的抗磨蚀性能以及冲蚀与空蚀联合作用下金属材料表面微观形貌特征。除此之外,对不同热处理工艺试件及不同基体下的不同涂层进行单粒径工况试验分析。结果表明:(1)不同金属材料磨蚀破坏的失重变化规律基本相同,材料磨蚀失重率与砂粒粒径以及磨蚀时间的关系可由经验公式表示;(2)小粒径工况时,含沙水对金属材料表面造成的破坏主要表现为沙粒对材料垂直方向的锻打挤压以及空泡溃灭对材料的空蚀作用,无明显的与材料表面平行的犁削作用;随着沙粒粒径的增大,泥沙的犁削破坏越发明显;(3)相同浓度下小粒径工况比大粒径工况更容易发生空蚀,每个空蚀针孔的尺寸大约在1～3μm范围内,空蚀针孔的生成与单个气泡的溃灭有关,而不是大量气泡累积破坏的结果。(4)通过对不同热处理工艺试件进行试验分析发现,材料的抗磨蚀性能与材料本身的强度、硬度有较强的相关性,即材料硬度越大,磨蚀失重量越小;(5)4种HVOF涂层都能起到比基材更好的抗磨蚀效果,WC-10Co4Cr涂层的磨蚀失重量比0Cr13Ni5Mo基体磨蚀失重降低约为53.4%;比2Cr13基体磨蚀失重降低约55.6%;比KMTBCr26基体磨蚀失重降低约60.3%;(6)涂层的抗磨效果与基体材料的选择有关,抗磨效果好的涂层材料不一定适用于所有基体。(7)WC-10Co4Cr涂层的破坏形式主要以WC硬质相材料的剥落为主,而Ni60/WC-10Co4Cr复合涂层材料受磨蚀破坏的形式主要以微切削、犁削破坏为主,抗断裂韧性较好,能有效防止气蚀裂纹的形成和发展。