抛丸清理(强化)因具备高效、低耗、低劳动强度、可实现自动化等优点,近年来得到了广泛的发展。作为抛丸器中磨损失效最严重的部件,抛丸机叶片的使用寿命将直接影响抛丸效率。故研究叶片各参数对叶片磨损的影响,并研制一种抗磨、耐磨的抛丸机叶片,具有重要意义。本文先构建了弹丸在叶片上加速及接触的数学模型,设计了四种叶片基体与粉末冶金片的配合方式,并建立了三维模型,然后进行模态分析,以碳化铪(HfC)为增强相,以碳化钨(WC)为基体制备粉末冶金试样,对其力学性能进行测试及机理分析,观察环块摩擦磨损后及冲击摩擦磨损后的试样微观形貌,并对实际工况下叶片磨损进行验证,最后,对弹丸在叶片上的加速过程进行仿真验证。本文构建了弹丸在叶片上加速及接触的数学模型。将弹丸简化为质点,分析弹丸在叶片上的各个状态及加速过程,得出叶片所受摩擦力与叶片外径、分丸轮转速、叶片表面摩擦系数及单个弹丸质量成正相关;运用接触力学对弹丸接触叶片的过程进行分析,得出叶片与弹丸接触区域的压力与弹丸入射叶片的速度、弹丸质量和叶片的弹性模量成正比,与弹丸粒径、入射时间成反比,与接触半径成负相关;这对叶片结构的设计、材料的选择具有重要指导意义。设计了四种叶片基体与粉末冶金片的配合方式,并建立了三维模型,运用Workbench对叶片在弹丸的冲击作用下的受力进行模态分析,然后对配合方式进行优化,结果表明:所优化后的组合叶片应力集中现象明显降低,满足承载要求。以HfC为增强相,以WC为基体,经球磨混料、冷压成形及热压烧结等过程,制备出粉末冶金试样,发现其相对密度、硬度、抗弯强度及断裂韧性明显提高,并对其改善机制进行分析,发现其通过增加裂纹扩展阻力(裂纹偏转、裂纹分叉、穿晶断裂和裂纹钉扎)增强材料力学性能。观察环块摩擦磨损后及冲击摩擦磨损后的试样微观形貌,并对实际工况下叶片磨损进行验证。环块摩擦磨损后,在相同转动速度和载荷下,试样材料的摩擦因数及磨损量都随着HfC含量的增加出现了先增加后减少的趋势,摩擦因数介于0.33~0.51之间,当HfC的质量分数为1.5%时,磨损量最小为0.038%;冲击摩擦磨损时,发现当入射角度较小时,叶片质量损失主要表现在犁沟及浅层晶粒剥落现象,HfC的质量分数为1%时,磨损最小;而入射角度较大时,试样表面的微裂纹及数量明显增多,质量损失主要表现在凹坑、浅层晶粒剥落现象,HfC的质量分数为0.5%时,磨损最小;实际工况下的磨损试验表明:WC/Co/HfC组合叶片可显著提高叶片寿命。对弹丸在叶片上的加速过程进行仿真验证。发现:弹丸在抛丸器内的加速过程,根据速度变化快慢,可分为重力加速期、骤升期和稳定抛丸期;弹丸抛出速度与分丸轮转速、叶片长度以及弹丸粒度呈正相关,与弹丸初速度无关;初速度和弹丸粒度可有效缩短弹丸重力加速期,而分丸轮转速、叶片长度对弹丸加速的各个时期影响不显著。这与第二章的理论分析结论一致。