水滴冲蚀是指液体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的一种材料损耗现象或过程,是汽轮机末级叶片表面损伤的主要形式之一。由于锅炉过热器管受热冲击在管内侧发生氧化剥落,以及蒸汽导管的焊渣、残留物的介入等,使得湿蒸汽中的微颗粒必定存在,此时材料的破坏形式和破坏程度都将发生改变。因此,在湿蒸汽的冲蚀过程中,必须考虑微颗粒的影响。首先,通过在自行设计的冲蚀实验台上开展系列的相关实验,研究了在包含有微颗粒的湿蒸汽冲蚀下,材料表面的损伤形式。由微颗粒撞击产生的压痕和划痕,以及由水滴撞击产生的裂纹并不是材料破坏的所有形式,在材料的表面上还产生了蚀坑。进一步的分析表明,微颗粒是促使材料表面产生蚀坑的重要因素之一。除了磨蚀,微颗粒引起的附加作用增强了水滴对材料表面的冲蚀破坏,降低了水滴撞击破坏的阈值速度。其次,分析了蚀坑的形成机理。蚀坑边缘出现的坑唇,以及在蚀坑内部出现的裂纹等脆性特征,表明力学作用是产生蚀坑的主要因素。通过数值计算、元素成份分析和对比实验等,认为这种作用力并不来源于水滴或微颗粒对固体壁面的撞击。空泡在材料近壁面溃灭所形成的冲击波与微射流,是提供力学作用的来源。在包含有微颗粒的湿蒸汽冲蚀过程中,发生了空蚀现象。通过提高材料表面的电负性,可有效的提高材料的抗空蚀性能。最后,利用蚀坑识别及信息统计作为评价表面损伤的方法,研究了微颗粒浓度、粒径和形状对湿蒸汽冲蚀破坏的影响。随着微颗粒的浓度增加,试样表面的蚀坑数呈逐渐增多的趋势;当浓度到1.0 g/m~3以上时,试样表面的蚀坑数变化趋缓。微颗粒粒径对湿蒸汽的冲蚀破坏有显著影响,当粒径在0.5μm ~ 6.5μm时,表面损伤主要是由于蚀坑的产生引起的;而当粒径大于6.5μm时,微颗粒的磨削为材料表面的主要破坏形式。微颗粒的形状对蚀坑数量的多少影响不大;但微颗粒撞击引起的表面损伤程度与所加入微颗粒的形状有关,与球形微颗粒相比,无规则的微颗粒在材料表面上造成更严重的破坏。