冲蚀磨损课件.pptx

??沖蝕磨損;概述;§1沖蝕磨損理論;一、延性材料的切削理論;模型;m----沖蝕磨粒的品質；v----磨粒的沖蝕速度

V----靶材的磨損體積；P-----靶材的流動應力

α-----磨粒的衝擊角；K-----常數

磨粒如一把微型刀具，當它劃過靶材表面時，變把材料切除而產生磨損。;公式表明：材料的磨損體積與磨粒的品質和速度的平方（即磨粒的動能）成正比，與靶材的流動應力成反比，與沖角α成函數關係。

實驗研究表明：對於延性材料，多角形磨粒，小沖角的沖蝕磨損，切削模型非常適用；

對於不很典型的延性材料（如一般的工程材料），脆性材料，非多角形磨粒（如球形磨粒），沖角比較大（特別是沖角=90°）的沖蝕磨損偏差較大。;二、脆性材料的切削理論;模型;對球形磨粒：

對多角形磨粒：

對任一形狀磨粒：

;E為靶材的彈性模量

δb為材料的彎曲強度

r為磨粒的尺寸

v0為磨粒的速度

m為材料缺陷分佈常數

實驗表明，幾種脆性材料的a和b實驗值與理論值基本一致（如玻璃、MgO、石墨等）;埃文斯（Evans）研究：

脆性材料的沖蝕磨損體積V決定於靶材和磨粒的性質，運算式與實驗吻合很好。;三、變形磨損理論;WD=M（Vsinα-K）2/2ε;W=WD+WC

M為衝擊磨粒的品質

V為磨粒的速度；α為衝擊角；ε為變形磨損係數；Q為切削磨損係數；α0為兩式相等時的角度；C、K、K1都為常數

該理論設想正確，並得到證實。

謝爾登和凱希爾，1972，第一臺單顆粒沖蝕磨損實驗機，2.5mm，SiC磨料、鋼球、玻璃球，直接觀察到磨痕形貌，衝擊坑邊緣的“擠出唇”，並很容易被後衝擊的磨粒打掉。;四、絕熱剪切與變形局部化磨損理論;首先是使變形過程絕熱化，

其次是變形的局部化將形成絕熱剪切帶。

哈青斯首先把絕熱剪切與變形局部化概念引入沖蝕磨損過程中。

證明：鈦（哈青斯）、鋁（克裏帝曼）、銅（奎迪耳）、材料熔化現象（尤斯特和布朗）、20鋼（中國礦大）、

火花現象、熔化的球狀磨屑現象（272頁照片）

現在已經得到普遍承認，一些研究者並提出了相應的數學模型。;五、薄片剝落磨損理論;在這個軟的表面層下麵，有一個由於材料塑性變形而產生的加工硬化區。

這個硬的???表層一旦形成，將會對表面層薄片的形成起促進作用。

在反復的衝擊和擠壓變形作用下，靶材表面形成的薄片將從材料表面上剝落下來。

理論得到許多研究者的贊同和證實。

是當前延性材料沖蝕磨損中一種比較有前途的磨損理論。;一、磨粒的影響

⒈磨粒硬度的影響

一般認為沖蝕磨損量是磨粒硬度的函數;⒉磨粒形狀的影響

尖角形的磨粒比圓球形磨粒在同樣條件下產生更大的沖蝕磨損；

圓球形磨粒沖蝕時，靶材以犁溝變形為主，多角形的磨粒沖蝕則以切削為主；

磨料形狀對產生最大磨損的沖角有影響；

延性材料產生最大磨損的沖角約為16~30°；

但是脆性材料的與磨粒形狀關係不大。;⒊磨粒尺寸的影響

磨粒尺寸很小時，對沖蝕磨損影響不大；隨著磨粒尺寸的增加，靶材的沖蝕磨損也增大，當尺寸增大到一定值時，磨損幾乎不在增加，這種現象稱為“尺寸效應”。磨粒存在的臨界尺寸。

對於脆性材料，隨沖角的增加，沖蝕磨損也增大，當沖角為90°時，達到最大值。但當磨粒尺寸減小到一定程度時，其磨損曲線發生變化，具有延性材料的特徵。

對於延性材料無上述特徵。;⒋磨粒破碎的影響

磨粒在衝擊靶材表面時，會產生大量碎片。

這些碎片能除去磨粒在以前衝擊時在靶材表面形成的擠出唇或翻皮，增加靶材的磨損。

由於碎片造成的磨損稱為二次磨損。

磨粒未形成碎片時造成的磨損稱一次磨損。

沖蝕磨損是一次磨損與二次磨損的總和。;⒌磨粒嵌鑲的影響

在沖蝕磨損初期，由於磨粒嵌鑲於靶材的表面，因此靶材的磨損量很小，甚至不是產生失重而是增重，即產生負磨損，該階段稱為“孕育期”。

一段時間（或沖蝕了一定量的磨粒）之後，當靶材的磨損量大大超過嵌鑲量時，才變為正磨損。

隨沖蝕磨粒數量的增加，靶材的磨損量也穩定增加，該階段稱為穩定（態）沖蝕期。

延性材料，尤其是沖角為90°時，磨粒更容易嵌鑲於靶材的基體，使靶材表面的性能變壞。脆性材料，尤其是球形磨粒時，難以嵌鑲，影響小。;二、沖蝕速度的影響

因為沖蝕磨損量和磨粒的動能有直接關係，沖蝕速度的影響很大。

∈=Kvn

K是常數，v是沖蝕速度，n是速度指數，一般情況n=2~3，延性材料波動小，n=2.3~2.4，脆性材料波動大，n=2.2~6.5；

存在速度門檻值，低於該值不產生沖蝕磨損，只發生彈性變形，該值與磨粒大小相關。;三、沖角的影響

沖角是指磨粒與靶材表面間的傾角；

延性材料的沖蝕磨損開始隨沖角增加而增大，

當沖角為20~30°時，磨損量最大，

之後隨沖角增加而減小。

脆性材料則隨沖角增加，磨損量不斷增加，

當沖角為90