Si3N4陶瓷冲蚀磨损：粒径影响与微观机制

本文主要探讨了磨粒粒径对Si3N4结构陶瓷在冲蚀磨损工况下的性能影响。通过将Cr15M03高铬铸铁作为对比材料，研究者利用转盘式液-固双相流试验机进行实验，考察了不同尺寸的SiC磨粒对Si3N4陶瓷抗冲蚀磨损性能的影响。研究发现，与Cr15M03铸铁相比，Si3N4陶瓷表现出显著的抗冲蚀磨损优势，其抗冲蚀磨损能力大约是Cr15M03的20倍。实验结果显示，在粗颗粒磨料的冲蚀下，试验材料的体积损失更大，表明磨粒粒径越大，冲蚀磨损现象越严重。 微观观察显示，Cr15M03铸铁在冲蚀过程中表现为腐蚀坑和冲蚀坑较多，基体材料受到严重冲刷磨损，形成了明显的W型失效形貌。相比之下，Si3N4陶瓷的冲蚀磨损表面更为光滑，主要的失效机制是晶界粘结相的丧失。这说明Si3N4结构陶瓷的优良抗冲蚀性能与其结构紧密、晶粒细化以及存在细小柱状晶特性有关。 总结来说，本文通过对两种材料的对比研究，揭示了磨粒粒径对Si3N4结构陶瓷在抵抗冲蚀磨损方面的关键作用，这对于优化材料选择和设计具有重要意义，尤其是在需要抵抗高速流体冲击和磨粒磨损的工程应用中，如航空航天、耐磨部件等领域。这项研究有助于提升材料的使用寿命和整体性能，从而提高整个系统的可靠性和耐久性。