能量回收是影响中小型海水淡化装置能耗和性价比的关键技术,而海水淡化泵是能量回收装置的一个主要能耗设备。由于海水特殊的理化性质,使得海水淡化泵的摩擦副材料面临着苛刻的工作环境,其关键零部件寿命短、工作效率低,更换频繁。摩擦副材料不仅要选择低的摩擦系数和磨损率,还要有优异的机械强度、耐磨损、耐腐蚀性能。本文根据课题要求,研究选配透平式、柱塞式及自增压式一体机海水淡化泵的关键零部件耐磨蚀高性能材料,开展了海水环境下TC4钛合金与工程塑料(PEEK、POM及其复合材料)配副、氧化铝陶瓷与金属合金(TC4钛合金、2205双相不锈钢和316不锈钢)配副、金属合金与金属合金配副的摩擦磨损试验研究。论文主要研究工作如下:(1)首先综述了目前国内外海水环境下摩擦副材料的研究现状,分析和总结了国内外学者针对海洋环境中相关材料研究存在的不足,并以此提出论文试验研究方案;分析了泵的关键摩擦副的受力情况,并依据试验机现有夹具和关键摩擦副接触形式,确定试验采用销-盘和止推圈两种配副方式。(2)利用MM-W1B型立式万能摩擦磨损试验机开展摩擦磨损试验,借助万分之一天平测量试验前后试样磨损量。采用单一变量试验方法探究了海水环境下外部因素(载荷和转速)对摩擦磨损性能的影响规律,并与干摩擦和纯水进行了比较。试验表明:在海水和纯水环境下,改性PEEK与TC4配副、2205与氧化铝陶瓷、TC4与2205双相不锈钢配副摩擦磨损性能表现更为优异。在干摩擦环境下,共聚甲醛与TC4配副摩擦磨损性能更加优异。(3)通过正交试验探究了载荷、转速和环境介质对摩擦磨损性能影响的主次关系。试验表明:环境介质影响2205与陶瓷配副摩擦系数的主要因素,载荷是影响2205与陶瓷配副磨损量的主要因素;TC4与氧化铝陶瓷配副时,由于TC4硬度小,陶瓷硬度非常大,摩擦系数是比其他两种配副小,但TC4磨损量比2205和316大。(4)借助微相界面立体数码显微镜、双模式三维表面轮廓仪等测试分析手段,观察和分析了摩擦副摩擦表面的微观形貌。工程塑料与TC4配副磨损形式主要表现为粘着磨损;金属与氧化铝配副磨损形式表现为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用;金属与金属配副时磨损形式主要表现为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用。