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固体粒子冲蚀磨损是指气流夹带着固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲蚀所发生材料损耗的一种现象或过程,在工业中高温固体粒子冲蚀磨损十分常见并且造成很大的危害。ZrO2陶瓷材料具有高的韧性、硬度和耐腐蚀等优异性能并在耐磨零部件使用上表现出优秀的常温抗磨损性能。但由于高温条件下氧化锆陶瓷相变增韧失效导致的YSZ陶瓷力学性能尤其是断裂韧性的下降从而引起的YSZ材料的连续高温使用寿命及循环使用寿命大大缩短,现有对ZrO2陶瓷材料冲蚀磨损性能的研究实验温度低,结果缺乏系统的可比性。因此在室温-1400℃温度范围内,对ZrO2陶瓷材料的气固两相流冲蚀磨损性能进行系统的评价显得非常重要和迫切。本研究采用自制备的3YSZ、5YSZ、8YSZ、MgSZ、CeSZ陶瓷,重点开展了ZrO2陶瓷材料的体积冲蚀磨损率随温度、冲蚀角度变化的特征;探究了抗弯强度、断裂韧性、弹性模量等因素对材料在高温气固两相流冲蚀磨损下作用行为的影响规律;并探讨了阐述ZrO2陶瓷材料在不同温度下的冲蚀磨损机制。研究表明:常温下3YSZ陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和弹性模量最大,分别为714MPa,16.2MPa·m1/2和142.6Gpa。随实验温度升高,3YSZ、5YSZ、MgSZ陶瓷的力学性能迅速降低。当实验温度上升到1000oC~1400oC时,力学性能随温度变化趋于稳定。1400oC时,3YSZ、5YSZ、MgSZ陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和弹性模量分别在120~170MPa,2.8~3.9MPa·m1/2和42~57Gpa范围内,不同ZrO2陶瓷的力学性能差异明显小于常温下的性能差异。随着实验温度升高,3YSZ、5YSZ、8YSZ、MgSZ、CeSZ陶瓷的体积冲蚀磨损率呈现逐渐增大的整体趋势。当温度在室温~600oC之间时,冲蚀磨损率呈斜率较低的线性增长;当温度在800oC~1000oC,冲蚀磨损率增长速率显著增大;当冲蚀温度大于1000oC时,冲蚀磨损率趋于稳定。随冲蚀角度的增大,3YSZ陶瓷的体积冲蚀磨损率逐渐增大。30o冲蚀角时,3YSZ陶瓷的体积冲蚀磨损率最低,室温时为0.0154mm3/g,1400oC时为0.1807mm3/g,耐冲蚀磨损性能最好。当3YSZ、5YSZ、MgSZ陶瓷在较低温度(室温~800°C)受到冲蚀时的磨损机制主要为塑性形变;当在较高温度(800°C~1400°C)受到冲蚀时的磨损机制主要为典型的脆性材料中横向裂纹相互交叉导致材料的移除。当陶瓷材料受到小角度冲蚀时,塑性形变和微切削是常见的冲蚀机制,在室温下陶瓷材料受90°正向冲击时,亦可见微切削的冲蚀机制。随冲蚀角度不断增大,冲蚀机制由塑性形变过渡为横向裂纹相互交叉导致材料的移除十分明显。当实验温度在600oC~1200oC之间时,3YSZ陶瓷材料的移除为典型的脆性材料的冲蚀磨损;当实验温度<400oC或1400oC时,3YSZ陶瓷在冲蚀磨损中处于脆性-塑性转变的过程。