多泥沙水源、复杂水质环境等严苛服役条件下的水力机械面临颗粒冲击、离子传质、界面反应及损伤演化等多物理场耦合驱动的威胁,加剧了磨损-腐蚀复合损伤, 对水力机械安全高效运行提出了极端挑战. 本文针对含沙水流磨损-腐蚀过程中流体-颗粒-离子-材料多相界面交互作用这一关键科学问题, 以水力机械常用材料06Cr13Ni5Mo不锈钢为研究对象, 耦合多组分失重分析、电化学测试及微损形貌、结构表征, 系统揭示了旋转液固两相流环境下磨损-腐蚀协同损伤机制. 研究发现了流速对三种损伤机制(纯磨损、纯腐蚀、协同效应)主导地位的显著影响: 在低流速条件下, 颗粒冲击磨损以及磨损-腐蚀协同分量在总损伤中占主导; 随着流速逐渐升高, 协同效应显著增大, 逐渐成为主导损伤机制, 这一过程由湍流剪切应力增强传质、颗粒高速冲击导致钝化膜局部损伤共同驱动, 构成典型的正反馈机制; 在更高流速下, 流速对颗粒动量的指数型促进作用导致系统转向以力学磨损主导的损伤模式, 磨损和腐蚀的协同过程逐渐解耦. 该研究阐明了流体驱动、颗粒冲击、离子传质与材料损伤间的交互作用, 为复杂恶劣条件下过流部件耐蚀耐磨防护提供了流致损伤机制, 对保障极端环境下国家重大水电工程水力装备的全寿命周期安全具有重要意义.
Luo et al. (Wed,) studied this question.