sic钢基表面复合材料冲蚀磨损性能研究

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1、不同石英砂粒度下SiG/钢基表面复合材料冲蚀磨损性能研究张玉萍(陕丙航空职业技术学院材料与建筑工程学院，陕丙汉中723102)摘要：在自制的浆料冲蚀磨损试验机上研究了不同石英砂粒度下SiC/钢基表面复合材料的冲蚀磨损性能。基体对SiC颗粒的“支撑作用”和SiC颗粒对基体的“保护作用”因SiC粒子在浆料的冲击和切削的共同作用下部分脱落而削弱，由此造成复合材料的相对耐磨性降低。当漿料中石英砂粒子尺寸增大吋，该复合材料的冲蚀磨损率增大；而增强粒子SiC的尺寸增大时，SiC/钢基表面复合材料的冲蚀磨损耐磨性能提高。关键词：石英砂粒度；冲蚀磨损；SiC/钢

2、基表面复合材料现代工业生产用于输送固体粉料的设备中，都存在严重的固体离子冲蚀造成的磨损，如矿山选矿输送矿浆、电厂输送煤粉和粉煤灰、汕田输送泥浆及航道疏通等所用的各种泵及管道的磨损。随着生产规模的扩大，输送量的增加，泵的过流部件及管道的磨损也日趋严重，由此造成了巨大的人力、物力和能源的消耗［1］。因此,开发新型耐磨材料，提高冲蚀磨损条件下易损件的使用寿命，是迫切需要研宄解决的问题。研究表明，材料的冲蚀磨损性能主要取决于材料的硬度:2］,但目前金属材料硬度提高有限，而陶瓷材料具奋高硬度，适合冲蚀磨损场合应用，但其难以加工的特点也限制了其应用。因此，基

3、于金属和陶瓷的特性，人们通过铸渗方法将二者复合，开发了陶瓷-金属复合材料［3~6］,目前主要的复合粒子是WC。由于SiC成本低廉,硬度高,所以本文选用SiC粒子为增强粒子，制备了SiC/钢表面复合材料，并研究其冲蚀磨损特性，以期使该复合材料能够在工业生产中应用。1.冲蚀磨损试验条件本冲蚀磨损试验的试验条件如下：(1)冲蚀粒子:20〜50目和70〜100目石英砂；(2)试验温度：室温；(3)冲蚀速度：ll.lm/s；(4)浆料浓度:8.2%；(5)冲蚀角度：30°、60°、90°;(6)冲蚀试样：Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁、复合材料(20目Si

4、C颗粒增强)。1.冲蚀磨损试验结果不同石英砂粒度下材料的冲蚀磨损试验结果如表1所示。从表中可以看出浆料中石英砂粒度对冲蚀试样的冲蚀磨损性能有很大的影响。石英砂磨料粒度越大，单位时间内造成试验材料的失重量越大，材料越不耐冲蚀磨损。表1不同石英砂粒度下材料的冲蚀磨损试验结果冲蚀角度磨料粒度单位时间试样的失重量S(mg/h)Q235高铬铸铁低铬铸铁复合材料(20目SiC)20-50@6.25.16.42.630°70〜100R3.83.64.82.220-50@910.112.57.660°70-100R5.06.310.14.720-50@813.2

5、9.37.390°70〜100R4.96.38.54.23.试验结果分析Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁和复合材料在不冋冲蚀角度下的冲蚀磨损率与浆料中石英砂粒径的关系，如图1所示。在30°冲蚀角下，几种试验材料的冲蚀磨损率都随石英砂粒径的增大而增加，如图1(a)所示。从为使材料表面损伤要求冲击粒子要有一定的能量考虑，在冲击速度为定值的情况下，对于某种比重一定的粒子，粒径大的动能大，冲击表面会造成较严重的损伤。对复合材料而言，在30°冲蚀角下20〜500石英砂冲蚀磨损率与70〜1000石英砂冲蚀磨损率相差最小(15%),这表明在低角度冲蚀磨损和其它外

6、界试验条件一定的情况下磨料动能对复合材料冲蚀磨损性能的影响不起关键作用，因为低角度冲蚀磨损吋复合材料的冲蚀磨损机理为固体粒子对材料表面切削和犁削，而复合材料中增强颗粒的存在能够有效降低石英砂粒子的动能，从而使磨料的大小对复合材料冲蚀磨损率影响最小。图1(b)和图1(c)为Q235钢、高铬铸铁、低铬铸铁和复合材料在60°和90°冲蚀角度下的冲蚀磨损率与磨料粒径的关系。从图中可以看出在60°、90°冲蚀角度下Q235钢、高铬铸铁和复合材料的冲蚀磨损率在两种磨料的冲蚀下几乎相差一倍，而低铬铸铁在60°冲蚀角、70〜1000石英砂冲蚀磨损下的磨损率在四种

7、试样中仍然是最大的，而且与在20〜500石英砂冲蚀磨损下的磨损率比较相差不大,这与低铬铸铁比较强的吸收冲击能的性质有关。(M/boE)/

8、蚀磨损时磨损率较低且受浆料屮石英砂粒子大小的影响较小，如图1所示。图2为浆料中不同石英砂粒度下碳化硅增强粒子为200的钢基表面复合材料经