本文开展了不同含沙射流冲击角度下冲击式水轮机基材X3CrNiMo13-4不锈钢的冲蚀磨损试验, 采用失重法、深度法以及微观形貌分析法分析了其在不同射流冲击角度下的损伤特性和机理. 基材失重量以及平均磨损率均随冲击角度的增大先增大后减小, 并在45°时达到峰值. 在30°冲击下磨损宏观形貌表现为窄槽状深坑,窄槽边缘随冲击角度增大向两侧扩展. 在45°冲击下, 磨损区域向横向扩展, 磨损面积最大, 体积损失最大, 导致平均磨损率在45°达到峰值. 当射流冲击角度为60°时, 冲蚀坑边缘存在由射流滞止效应造成的凸点, 并随冲击角度增大, 凸点从磨损边缘向射流中心迁移. 在90°等高角度冲击冲击下, 颗粒运动受到流动滞止的影响以不同的角度冲击材料表面并形成射流中心区、近射流中心区、远射流中心区和平面区四个区域, 分别对应凹坑、唇片、垄沟和划痕四种磨损形貌. 在45°等低角度冲击下材料表面产生区域I和区域Ⅱ两部分, 区域I的颗粒的冲击角度较大, 形成大量挤压唇片和材料去除; 区域Ⅱ中颗粒沿流线低角度犁削表面, 产生沿冲刷方向的垄沟. 研究成果可为冲击式水轮机的抗磨损设计与防护提供基础.
Guo et al. (Wed,) studied this question.