1、空蝕誘發(fā)相變對(duì)金屬材料抗空蝕性能的影響摘要：本文以亞穩(wěn)態(tài)金屬為對(duì)象研究其抗空蝕性能與空蝕誘發(fā)相變的關(guān)系。試驗(yàn)中用旋轉(zhuǎn)圓盤試驗(yàn)機(jī)為工具，以fe-mn-si合金、fe-cr-ni和fe-cr-mn-ni為例，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是三者的抗空蝕性能分別達(dá)到0cr13ni5mo的7.3倍、1.6倍與1.8倍；并且誘發(fā)馬氏體相變與抗空蝕性能、應(yīng)力的相應(yīng)及其能量耗散有密切的關(guān)系。關(guān)鍵詞：空蝕不銹鋼亞穩(wěn)態(tài)金屬材料抗空蝕性能馬氏體相變空蝕現(xiàn)象是一種導(dǎo)致材料加速毀壞的物理現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生在與水接觸的材料表面，尤其是高速運(yùn)動(dòng)的材料表面，例如水泵、船塢螺旋槳表面以及水輪機(jī)等?？瘴g現(xiàn)象的存在嚴(yán)重的影響了在水下運(yùn)轉(zhuǎn)的部件的壽命

2、，造成了巨大的資源與能源的浪費(fèi)。特別是隨著水輪機(jī)以及軍用的艦船向著高速發(fā)展，研究空蝕問題顯得更為重要。近年的研究在金屬的抗空蝕方面做出了很大的進(jìn)展，但是在亞穩(wěn)態(tài)方面的研究還不多見，下面就已以亞穩(wěn)態(tài)金屬為例，探討空蝕誘發(fā)的馬氏體相變對(duì)對(duì)金屬材料的抗空蝕性能的作用。1空蝕的定義及產(chǎn)生原理空蝕一般指水流在某處的流速增加導(dǎo)致的材料在局部的壓力變化而產(chǎn)生氣化，氣泡的形成以及潰滅會(huì)對(duì)于材料的表面產(chǎn)生局部的破壞。其原理可以解釋為：在液體的不停的流動(dòng)中會(huì)由于某些特殊的原因而使得局部的壓力突然的降低，如果此壓力小于該溫度條件下液體的氣化壓，那么該部分的液體就會(huì)發(fā)生氣化的現(xiàn)象，形成氣泡。女口果這些生成的氣泡隨著液

3、體的運(yùn)動(dòng)而到達(dá)了壓力較高的區(qū)域，空泡就會(huì)因?yàn)榇嬖跅l件改變而潰滅，這將會(huì)導(dǎo)致局域壓力的驟增。如果這一過程在液體流中不斷的反復(fù)，與之接觸的材料的表面就會(huì)受到連續(xù)不斷的壓力沖擊，這就會(huì)導(dǎo)致材料的疲勞破損甚至表面的剝蝕，即為空化剝蝕，也叫空蝕。2實(shí)驗(yàn)材料與方法本實(shí)驗(yàn)采用0cr13ni5mo不銹鋼為參照，研究近年來的亞穩(wěn)態(tài)新材料，例如fe-mn-si合金、fe-cr-ni和fe-cr-mn-ni。將上述的四種材料在950-1150的溫度下進(jìn)行鍛打，并且在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行固溶化處理，其結(jié)果是參照組的0cr13ni5mo的組織是大部分的馬氏體與少量的奧氏體，三種對(duì)照組材料的組織是奧氏體。本實(shí)驗(yàn)采用旋轉(zhuǎn)圓盤試驗(yàn)機(jī)，

4、將準(zhǔn)備好的樣品安置于試樣臺(tái)上，線速度設(shè)定為45m/s,其空化源尺寸d為16mm水溫為20±5C、水壓為0.1mpa。稱取試樣時(shí)先將樣品用丙酮進(jìn)行超聲波清洗，采用精度在0.1mg的bs210s電子秤進(jìn)行準(zhǔn)確的稱量。觀察使用的是s-2700型sem以及日本理學(xué)d/max-3c的xrd,從而得到空蝕表面的組織結(jié)構(gòu)及微觀的形貌。3實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象3.1空蝕的形貌空蝕現(xiàn)象是一個(gè)漸進(jìn)的過程，起初的現(xiàn)象不明顯，只是出現(xiàn)局部區(qū)域的點(diǎn)狀的侵蝕坑，隨著空蝕的時(shí)間延長，在試驗(yàn)中的四種金屬的表面都可以觀察到明顯的瓜子形的空蝕區(qū)域，如圖1所示，fe-mn-si合金其它三種的微觀形貌與有著很大的不同，后三種的材料的空

5、蝕形貌呈現(xiàn)爆玉米花形狀。fe-cr-ni和fe-cr-mn-ni所形成的空蝕區(qū)域形狀相差不大，而且較之fe-mn-si合金的空蝕區(qū)域的瓜子形要大，并且都要比0cr13ni5mo的空蝕區(qū)域要小，也就是說比0cr13ni5mo的抗空蝕能力強(qiáng)。3.2抗空蝕性能抗空蝕性能的研究通過累計(jì)質(zhì)量損失來衡量，且與質(zhì)量的損失的倒數(shù)成正比關(guān)系。圖1就是空蝕累計(jì)損失質(zhì)量與時(shí)間t的關(guān)系圖，從圖中可以看出，金屬的空蝕過程可以分為三個(gè)時(shí)期：空蝕的前期可以說是一個(gè)孕育階段，累計(jì)質(zhì)量損失不發(fā)生變化；過了孕育期，隨著時(shí)間的延長，質(zhì)量的損失不斷的增加，而且不同的材料的質(zhì)量損失的差異也表現(xiàn)了出來；最后質(zhì)量的損失速度趨于穩(wěn)定，可計(jì)算出抗空蝕性能。從圖中可以清晰的看到：0cr13ni5mo的累計(jì)質(zhì)量損失為26.3mg,我們以此為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定它的抗空蝕能力為單位1.0，則fe-mn-si合金、fe-cr-ni和fe-cr-mn-ni的相對(duì)抗空蝕性能分別為7.3、1.6、1.8。即實(shí)驗(yàn)用的亞穩(wěn)態(tài)的三種材料的抗空蝕性能明顯的高于用于水輪機(jī)的0cr13ni5mo不銹鋼。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論試驗(yàn)中得到的三種亞穩(wěn)態(tài)材料的抗空蝕特性有著較為明顯的差