固体颗粒的冲蚀是造成防护涂层失效或破坏的重要原因之一,目前针对其磨损机理和失效行为尚缺乏系统深入的研究。本文使用数值模拟与试验及理论分析相结合的方法,对Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层在固体粒子冲蚀下的磨损力学行为进行了研究,主要内容如下:(1)分析了冲蚀磨损机理及其主要影响因素。针对现有文献对于冲蚀过程数值模拟方法研究的不足,基于显式动力学理论,提出了冲蚀磨损过程的数值建模方法,并对仿真关键技术进行了深入研究。利用ANSYS/LS-DYNA建立了单颗粒冲蚀力学模型,分析了冲蚀过程中粒子运动和能量变化规律。通过分析单颗粒冲蚀条件下的仿真研究,并与现有文献试验数据对比,验证了建模方法的有效性。(2)提出了偏置建模法,构建了多固体颗粒冲蚀磨损的仿真模型,分别研究了涂层厚度、冲蚀粒子速度、冲蚀粒子大小等因素对金属陶瓷涂层的作用机制。结果表明:涂层厚度是影响冲蚀磨损的关键因素,实际工程应用中应制备合理的涂层厚度(大于100μm),以有效地保护基体材料;固体粒子侵蚀机制主要是由冲蚀粒子的动能决定,冲蚀磨损率随冲击速度的增大而增加;冲蚀粒子在40~60μm直径范围内涂层材料磨损率和等效应力最大,超过60μm后,其值基本不变。(3)制备了Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层试样,观察了涂层表面及截面的微区组织,并对涂层性能进行了分析。开展了不同冲蚀条件下(冲蚀压力、冲蚀角度、冲蚀粒子尺寸和冲蚀温度)的试验研究,结果表明涂层材料的最大体积冲蚀磨损率出现在60°冲角范围内,涂层同时表现出脆、塑性冲蚀失效机制。其它各影响因素得到的试验结果与仿真规律大致吻合,这一方面验证了仿真模型的正确性,另一方面也为涂层的合理设计及抗磨损性能研究提供一定的理论指导。(4)针对现有高温冲蚀试验装置的不足,设计了可调角度的高温固体粒子冲蚀磨损测试装置,完成了主要零部件的设计,为后续高温条件下固体粒子冲蚀磨损行为研究提供了更高效的测试手段和方法。