旋转圆盘空蚀试验中的硅材料破坏过程研究

利用自制旋转圆盘空蚀试验装置,以流动自来水为介质,对磨片、化抛片、抛光片和刻蚀片等4种硅片进行连续8 h试验以及对磨片进行连续14 h跟踪观察试验,研究硅材料的微观破坏过程,并利用扫描电子显微镜、触针式表面形貌仪和原子力显微镜对其表面微观形貌进行分析.结果表明:经连续8 h空蚀试验后,磨片原始表面的片状层基本消失,表面破坏程度最严重,化抛片次之,其表面尖锐的边缘发生了钝化,抛光片和刻蚀片的表面变化不大;化抛片的表面粗糙度Ra值由227.79 nm降至173.31 nm,抛光片的Ra值由0.483 nm增加至3.455 nm,磨片在14 h试验后其Ra值由0.3304μm降至0.1965μm;一定尺度的表面微观形貌对硅材料产生显著影响.

空蚀与冲蚀交互作用下锡黄铜的材料流失及力学性能研究

利用转盘式磨损试验机模拟船用螺旋桨实际运行工况,通过失重分析、表面和截面形貌观察及力学性能测试,探讨了锡黄铜在含沙量不同的介质中空蚀与冲蚀交互作用下的材料流失规律及力学性能。结果表明:在含沙量为1kg/m3的测试介质中,空蚀与冲蚀交互作用下锡黄铜的材料流失孕育期很短,主要经历上升期、稳定期、衰减期,而当含沙量增加至2 kg/m3时,在相同交互作用时间内材料失重率明显增加,且稳定期不明显。空蚀与冲蚀交互作用后,锡黄铜表面呈现无明显方向性的短程犁沟状、鱼鳞状凹坑,存在明显的加工硬化现象。

加工方法和材料种类对空蚀结果的影响

利用旋转圆盘空蚀试验装置,以流动的自来水为介质,对铣削和抛光加工的1Cr18Ni9Ti、40Cr、45#钢3种钢材料,进行了累计5min、20min和1h的空蚀试验,利用扫描电子显微镜对试验后试样的表面形貌进行原位观察。结果表明同种材料,铣削和抛光的试样蚀坑形态不同;同种加工方法,1Cr18Ni9Ti最难发生空蚀,40Cr的空蚀现象明显,45#钢发生了严重的空蚀破坏。结果显示不同加工方法影响了试样表面微形貌和显微组织,从而得到形态不同的空蚀坑;材料种类对空蚀破坏程度有显著影响,硬度和润湿性可能是重要影响因素。

亚硝酸钠刻蚀液对多晶硅表面陷阱坑形貌的影响

酸刻蚀多晶硅表面技术是当前太阳能研究的热点之一。利用亚硝酸钠比硝酸钠氧化能力弱的特点,在普通酸刻蚀液中用亚硝酸钠取代硝酸配制多晶硅表面刻蚀液,然后在相同的工艺条件下刻蚀多晶硅表面。实验样品的SEM显示:含有NaNO2酸刻蚀液使多晶硅表面能布满蚯蚓状的腐蚀坑,腐蚀坑的深度比传统的酸刻蚀的陷阱坑深,而且密度分布比较均匀,样品平均反射率下降到23.5%,与传统配方酸刻蚀液刻蚀的多晶硅表面相比,平均反射率下降了8%左右。

表面形貌与空化噪声的相关性研究

空蚀过程中,材料的表面形貌与噪声均会发生变化。在超声振动空蚀装置中,空泡的溃灭情况并不会随着空蚀阶段的发展而发生变化,即空泡噪声不变。固体材料在空泡溃灭时形成的微射流或冲击波作用下所形成的噪声是引起整体噪声变化的主要因素,并受材料表面形貌的影响。通过相关性分析方法,得出在超声振动空蚀实验装置中,由于空泡溃灭冲击固体表面所形成噪声的特征频率所在频段的中心频率为3.15 kHz与6.3 kHz,并且它们对应的声压级随粗糙度的增大而逐渐减小。

相变在铁基合金抗空蚀中的作用机理

采用旋转圆盘试验机以45 m/s对8种奥氏体铁基合金的抗空蚀性能与2种不同晶体结构马氏体铁基合金进行对比研究,通过对组织结构X射线分析和表面局域弹性h_e值的模拟测定,探索相变对抗空蚀性能的影响规律及机理。结果表明,空蚀诱发相变与未诱发相变的奥氏体材料及马氏体材料试验48 h空蚀率都随着局域弹性h_e值增加而降低,局域弹性h_e值是抗空蚀性能的第一控制因素。相变在抗空蚀性能中的作用取决于诱发马氏体的能量吸收及h_e值大小,h_e值相近时空蚀诱发相变吸收能量可提高抗空蚀性能。奥氏体Fe-Mn-Si合金抗空蚀性能因诱发的密排六方ε马氏体具有高的局域弹性h_e值而大大优于诱发体心立方α马氏体的奥氏体Cr-Ni不锈钢。

321不锈钢表面空蚀行为研究

目的:为了研究321不锈钢的抗空蚀性,在超声波金属材料空蚀试验机上对该材料试样进行了空蚀试验。方法:采用金相显微镜观察、维氏硬度测定、扫描电镜微观形貌分析和失重测量等多种表征方法研究了该材料的空蚀行为和特征。结果:试验表明,321不锈钢的空蚀经历了孕育期、上升期、衰减期和稳定期四个典型的空蚀阶段,该材料的空蚀坑具有明显的"彩虹环"特征。结论:由塑性变形和疲劳断裂引发的力学作用是321不锈钢表面空蚀损伤的主要机理,空泡溃灭引发的局部高温氧化是空蚀坑"彩虹环"的主要成因。