Сопротивляемость материалов к кавитационному и эрозионному разрушению

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

материаловедение кавитационный эрозионный

Материаловедение - междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов, как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро - и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука - материаловедение.

Кавитационное разрушение

Кавитация (от лат. cavitas - пустота) - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк захлопывается, излучая при этом ударную волну.

Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.

Для определения основных параметров, влияющих на процессы диспергирования и кавитационного разрушения при воздействии ультразвуковой кавитации, использованы дифференциальные уравнения динамики кавитационной полости в звуковом поле. Учтена вязкость жидкости и изменение давления насыщенного пара. Разработана структура уравнений для программирования на вычислительных машинах.

В результате анализа решений, полученных на вычислительных машинах, выяснен механизм воздействия избыточного статического на интенсивность ультразвуковой кавитации. Определены параметры звукового поля, физико-химические свойства жидкости и внешние условия (статическое давление, температура), оказывающие наиболее существенное влияние на процессы диспергирования и кавитационного разрушения.

Показано, что давление, возникающее в жидкости при захлопывании кавитационной полости, определяется, во-первых, динамическим давлением радиального потока жидкости, направленного к центру полости, и, во-вторых, давлением парогазовой смеси в полости. Получено выражение для максимальной величины давления парогазовой смеси в полости при минимальном ее объеме.

Было установлено, что величина возникающего в жидкости давления при захлопывании кавитационной полости, растет с увеличением звукового давления, уменьшается при увеличении давления насыщенного пара и газа в полости и проходит через максимум при изменении избыточного статического давления.

Обнаружен эффект сдвига процесса захлопывания полости во времени при повышенном статическом давлении относительно кривой изменения звукового давления. При этом средняя величина звукового давления, действующая на кавитационную полость в стадии захлопывания, уменьшается, а сумма внешних сил, приложенных к полости (статическое и звуковое давление) проходит через максимальное значение. В результате наибольшее давление в жидкости, возникающее при захлопывании кавитационной полости, достигается при определенном соотношении между звуковым и статическим давлением.

Было определено, что процесс развития кавитационной полости в звуковом поле проходит через несколько стадий, причем теоретически удалось зафиксировать стадию вторичного расширения кавитационного пузырька в звуковом поле и определить параметры, характеризующие этот процесс (скорость, ускорение, максимальный радиус, достигнутый при вторичном расширении и т.д.)

Для кавитационной полости, захлопывающейся при нормальном атмосферном давлении, была определена максимальная величина давления пара и газа в полости, которая составила 3000 атм. и температура в ней - 6000 град. Кельвина.

Установлено, что изменение коэффициента поверхностного натяжения жидкости мало сказывается на динамике кавитационной полости, а влияние вязкости сказывается лишь при значениях, превышающих вязкость воды в 100 и более раз. Основными факторами, влияющими на процесс кавитационного воздействия, являются статическое и звуковое давление.

Показано, что в кавитационных пузырьках, развивающихся под избыточным статическим давлением, нарастание массы пара в полости при увеличении температуры происходит в меньшей степени, чем при атмосферном давлении, вследствие чего максимум кавитационного воздействия при повышенных давлениях сдвигается в сторону более высоких температур. Согласно проведенным расчетам, максимум кавитационного воздействия 10 атм. амплитуды звукового давления имеет место при температуре 85 -95 град. Цельсия.

Предложены простые удобные для практического применения формулы динамики кавитационной полости, в том числе для определения

максимального радиуса, достигаемого кавитационным пузырьком в стадии расширения под воздействием звукового поля;

(1,1)

времени расширения кавитационной полости.

(1,2)

где f - частота звукового поля [1/ceк]; - статическое давление в жидкости; - амплитудное значение звукового давления; с- плотность жидкости;

Формулу (1.1) для наглядности можно представить и в виде

Предложенные формулы позволяют с достаточной степенью точности определить параметры динамики кавитационной полости, не прибегая к трудоемким расчетам на вычислительных машинах.

Изложены результаты экспериментальных исследований по диспергированию твердых тел в ультразвуковом поле, по разработке сплавов, обладающих повышенной кавитационной прочностью и по разрушению поверхностных пленок.

Проведенными исследованиями установлено, что ультразвуковое диспергирование в жидкой среде с применением повышенного давления позволяет за 10-15 мин обработки получить степень измельчения исходного материала в 20-30 раз. На примере окиси алюминия показано, что при этом можно получить частицы с размером 0,02 мкм до 44% от общего количества частиц.

Разработаны новые кавитационно-стойкие сплавы на основе алюминиевых бронз эвтектоидного состава. Полученные сплавы значительно превышают кавитационную стойкость, применяемых для изготовления ультразвуковых установок металлов и сплавов, в том числе нержавеющей стали 1Х18Н9Т в 10-15 раз, что позволяет рекомендовать вышеуказанные алюминиевые бронзы в качестве материала для изготовления ответственных кавитационно-стойких деталей ультразвуковых установок.

Кавитационное разрушение очень опасно и может вывести из строя мощные гидротурбогенераторы крупных электростанций. Кроме мер конструктивного характера с кавитационным разрушением борются путем облицовки поверхности лопастей, отливаемых из стали 20ГС-Л, пластинами из стали 1Х18Н9Т, которые приваривают путем электросварки.

Оценивая интенсивность коррозии, следует отметить, что диаметр отверстия образцов из монель-сплава не изменился, происходит лишь слабое поверхностное кавитационное разрушение в зоне диаметром ~3мм на стороне, обращенной к струе. С противоположной стороны коррозия отсутствует. Некоторое увеличение диаметра отверстия и слабое кавитационное повреждение наблюдали на образцах из нержавеющей стали.

Процесс кавитации можно представить как возникновение пузырьков пара или газа в тех областях потока, где давление паров жидкости ниже соответствующего данной температуре, и их уничтожение (аннигиляция) в областях повышенного давления. Кавитационное разрушение - следствие механического нагружения микроударного типа, химического, теплового и электрического воздействия кавитационной зоны на металлическую поверхность.

Кавитация наблюдается не только в воде и растворах электролитов, но и в расплавах легкоплавких металлов, причем механизм и кинетика разрушения в этом случае существенно меняются, что связано с физико-химическими свойствами среды и высокой температурой. При смыкании кавитационных пузырьков в расплавах выделяется в несколько раз больше энергии, чем в воде, соответственно возрастает разрушающее действие кавитационной зоны. Так, кавитационное разрушение в ртути происходит в 10--20 раз быстрее, чем в воде. В то же время высокие температуры расплавов вызывают разупрочнение конструкционных материалов и резко усиливают процессы коррозии (растворение конструкционных материалов в расплавах, взаимодействие с примесями и др.).

Предлагаемый читателю первый том справочника «Металловедение и термическая обработка стали» посвящен изложению методик изучения тонкого строения и структуры сталей и определению их разнообразных свойств (механических, физических, эксплуатационных). Такое построение многотомного справочника представляется правильным, если иметь в виду преимущественно экспериментальный характер науки о металлах. В этом томе, наряду с традиционными методами изучения структуры и свойств (макро- и микроанализ, рентгеновская дифракто-метрия, электронная микроскопия, определение механических свойств при растяжении, ударе, циклическом нагружении и т.п.), рассмотрены развитые в последние годы тонкие методы структурых исследований (спектроскопические, резонансные, микроспектральные и др.) и методы определения сопротивления разрушению в различных условиях нагру-жения (параметры вязкости разрушения, кавитационное разрушение, износостойкость, сопротивление газовой коррозии) в сочетании с подробным изложением методик фрактографического анализа. Все эти новые разделы отличают настоящее издание от предыдущих.

Таким образом, кавитационное разрушение в расплавах протекает обычно с большой скоростью и сопровождается значительными изменениями конструктивной прочности и надежности материалов.

Кавитационная стойкость как характеристика конструктивной прочности материалов. Поскольку кавитационное разрушение имеет специфический характер и природа этого явления очень сложна и многообразна, оценочная характеристика сопротивления металлов и сплавов кавитационному воздействию возможна лишь с помощью сравнительных испытаний.

В настоящее время общепринято, что необходимым условием инициирования межкристаллитных повреждений является проскальзывание по границам зерен, которое разбиралось в предыдущей главе. Развитие межкристаллитных повреждений может происходить разными путями. В следующих разделах этой главы будут обсуждаться, главным образом, кавитационные повреждения и кавитационное разрушение. Однако прежде целесообразно будет коснуться наиболее важных методик количественного изучения накопления повреждений и разрушения.

Виды разрушений:

I -- кавитационное разрушение (дислокационным скольжением);

II -- кавитационное (диффузионное) разрушение;

III -- внутрикристаллитное разрушение;

IV -- разрушение растрескиванием.

Местная кавитация проявляется внешне в форме характерного шума, вызываемого гидравлическими ударами, и приводит к местному разрушению материала. При дальнейшем росте и распространении кавитации нарушается сплошность потока, резко падает подача, вплоть до полного отказа работы насоса.

Кавитация может оказывать разрушающее воздействие на материалы поверхностей, вблизи которых она возникает. При этом длительное воздействие кавитации может привести к разрушению материала практически любой твердости. Хотя механизм разрушающего действия кавитации не вполне выяснен, но есть достаточно оснований считать, что основной причиной разрушения является механическое воздействие жидкости на твердые стенки. Установлено, что наиболее опасной с точки зрения разрушающего действия является пузырьковая стадия кавитации, при которой парогазовые пузырьки образуются в зоне минимальных давлений и схлопываются, попадая в зону повышенного давления. Разработаны две основные схемы механизма кавитационного разрушения.

Трение играет важную роль в работе уплотнения. На его преодоление затрачивается часть энергии двигателя. Трение вызывает истирание и износ деталей уплотнения. Слишком большое трение может привести к повышенному выделению тепла и последующему разрушению материала уплотняющих колец или манжет. Для правильного конструирования узлов уплотнения важно знать величину и характер трения, возникающего при относительном перемещении деталей.

Центробежные насосы имеют уплотнение в виде малого зазора между рабочим колесом и корпусом, которое служит для уменьшения утечек жидкости из отвода в подвод. Стенки этого зазора изнашиваются довольно быстро из-за большой скорости движения жидкости в нем, способствующей химическому разрушению материала.

Было отмечено, что для уменьшения утечек жидкости из отвода в подвод у входа в рабочее колесо выполняют уплотнение в виде малого зазора 1 между рабочим колесом и корпусом. Стенки этого зазора изнашиваются довольно быстро из-за большой скорости жидкости в нем, способствующей химическому и эрозионному разрушению материала. Особенно быстро они изнашиваются при наличии в жидкости абразивных частиц. Для того чтобы при износе уплотняющего зазора не пришлось менять рабочее колесо или корпус насоса, на них часто закрепляют сменные уплотнительные кольца, образующие уплотняющий зазор .

Поршень у металлического пояска сердечника разрушается вследствие того, что резина манжеты при высоком давлении прижимается к цилиндровой втулке и металлическому пояску поршня, образующим зазор, который требуется уплотнить. Когда давление снимается, манжета принимает свою первоначальную форму. Большое число повторений этих циклов деформаций и напряжений приводит к разрушению материала уплотняемой манжеты и отрыву мелких частиц резины. При последующих циклах нагружения резина заполняет образовавшуюся пустоту. Разрушение прогрессирует таким образом до тех пор, пока значительная часть резины не разрушится.

На участках многих местных сопротивлений скорости потока резко возрастают, в результате чего давление в нем уменьшается. Если давление становится ниже давления насыщенных паров жидкости, протекающей через местное сопротивление (или непосредственно за ним), возникает кавитация, неблагоприятно отражающаяся на работе оборудования и приводящая к вибрации, шумам и эрозионному разрушению материала. При наличии кавитации местные потери напора заметно возрастают. Кавитационные свойства местных сопротивлений оцениваются по критическому значению безразмерного числа - числа кавитации X, при котором в данном местном сопротивлении начинается кавитация.

Согласно первой схеме в концевой части присоединенной каверны происходит торможение перемещающихся каверн (пузырьков) и они охлопываются. Возникающее при этом местное повышение давления составляет величину порядка 1/r, где r -- радиус пузырька. Такое резкое повышение давления порождает ударную волну, которая, распространяясь, достигает твердой поверхности и оказывает на нее ударное воздействие, приводящее к разрушению материала.

Если содержащая такие паровоздушные пузырьки вода при своем движении поступит в область с повышенным давлением, где оно будет выше давления насыщенных паров, то начнется захлопывание пузырьков. Вследствие их исчезновения при мгновенной конденсации пара происходит местное повышение давления до 1000 и более атмосфер. Это явление называется кавитацией. Механическое действие повышенного давления (местные удары при мгновенном заполнении жидкостью объемов, освободившихся в результате конденсации паровоздушных пузырьков) приводит к разрушению материала конструкций в той области, где происходит явление кавитации, сопровождаемое характерным шумом и треском. Такое разрушение материала называется кавитационной эрозией. Кавитация обычно наблюдается в гидравлических турбинах, центробежных насосах, напорных трубах и т. д.

Однако далеко не все теории связывают кавитационную эрозию с образованием и разрушением кавитационных пузырьков. Авторы теории предполагают, что кавитационные пузырьки, наполненные паром жидкости, не разрушаются, а только сжимаются до каких-то мельчайших размеров. Давление пара внутри пузырька и его температура при этом сильно увеличиваются. Теоретические подсчеты указывают следующие величины: если первоначальная температура воды была 23° С и давление насыщенных паров P= 0,0286 кг/, то при полностью развившейся кавитации температура внутри пузырька достигает 1000 -- 1200° С, а давление паров равно 200 -- 250 кг/. Прикосновение такого пузырька к ограждающей поверхности вызывает местный нагрев ее до такой температуры, что далее небольшое изменение давления приводит к разрушению материала.

При еще более низком падении давления, когда оно делается равным давлению паров перекачиваемой жидкости при данной температуре, в насосе начинается кавитация, т. е. вскипание жидкости и резкое падение производительности насоса. Кавитация ускоряется наличием пузырьков воздуха в перекачиваемой жидкости. Возникающие при кавитации пузыри пара переносятся в зону высокого давления, где они, сталкиваясь с большой скоростью, вызывают местный гидравлический удар. Местная кавитация проявляется характерным шумом, вызываемым гидравлическими ударами, и приводит к местному разрушению материала. При дальнейшем росте и распространении кавитации нарушается сплошность потока и резко падает производительность.

Имеется ряд мнений разных ученых о процессе кавитационного воздействия и проведены некоторые работы, посвященные выяснению влияния кавитационного разрушения.

Например, Уиллер считает, что коррозионные явления активизируются благодаря тому, что при ударном кавитационном воздействии с поверхности металла удаляется окисная пленка.

Гликман считает, что если процесс кавитационного воздействия происходит при одновременном действии коррозионной среды, то нельзя считаться с влиянием коррозионного фактора на процесс кавитационного разрушения. Однако, по мнению автора, роль этого коррозионного фактора является вспомогательной, ведущую роль играет механическое воздействие. Автор полагает, что роль коррозионного фактора сводится к ускорению процесса кавитационного разрушения, причем влияние это будет тем больше, чем меньше коррозионная стойкость материала. Для коррозионностойких материалов разрушение обусловлено практически без участия коррозионного фактора. Как указывает автор, скорость коррозионного разрушения превосходит скорость коррозионного разрушения на четыре порядка.

Имеется ряд теорий разрушения материалов в ультразвуковом поле, которые отрицают кавитационный механизм воздействия.

В заключение следует указать, что из предлагаемыми различными авторами теорий кавитационного разрушения наиболее близкими к реальному процессу, по-видимому, являются теории, включающие рассмотрение ударных волн, возникающих при захлопывании кавитационной полости, в этом случае большинство экспериментальных данных, в том числе и полученных в диссертации, находят удовлетворительное теоретическое объяснение.

Эрозиционное разрушение

Анализу процессов эрозионного разрушения материалов на примере удара единичной абразивной частицы свидетельствует о высокой эффективности структурно - временного критерия динамического разрушения твердых тел. Результаты показывают, что применение критериального условия, адекватного динамической специфике процесса, позволяет уже в простейшем классическом приближении контактного удара получать эффекты, наблюдаемые в экспериментах, но не имеющие трактовки в рамках моделей, использующих традиционные критерии прочности и текучести.

Эрозионное разрушение материалов можно разделить на четыре основных вида: газовую, кавитационную, абразивную и электрическую. По этому принципу газовая коррозия представляет собой явление разрушения металлов под действием механических и тепловых сил газовых молекул; кавитационная эрозия вызывается действием парогазовых пузырьков и капелек жидкости; абразивная эрозия проявляется при воздействии на материал мелких частичек повышенной твердости; электрическая эрозия вызывает разрушение металла под действием электрических сил. В практике эксплуатации компрессорных машин чаще встречаются кавитационная эрозия, вызванная действием капель жидкости, и абразивная эрозия от действия пылевых частиц. Эрозионному изнашиванию в основном подвергаются детали проточной части: входные направляющие аппараты, рабочие лопатки и диски рабочих колес, лопаточные диффузоры .

Нельзя отождествлять коррозионное и эрозионное разрушение металлов. Эрозия металлов - это процесс постепенного разрушения их путем механического износа. Например, истирание подшипников скольжения или поршневых колец, истирание реборд и скатов колесных пар трамваев или железнодорожных вагонов, разрушение металла при его шлифовке и т.д. В этом случае воздействие на металл имеет иной механизм, чем при коррозии.

Процесс эрозионного разрушения усугубляется и коррозионными явлениями. Пленка окислов, существующая практически всегда на поверхности металлов в газовых средах, особенно при повышенных температурах, разрушается потоком абразивных частиц. При этом поверхность металла вновь подвергается окислению, создаются условия для неравномерного коррозионного разрушения. По коррозионным очагам эрозионное разрушение происходит еще и наибольшее распространение и солидное подтверждение в настоящее время находит механическая теория, объясняющая эрозионное разрушение при кавитации непосредственными и многократно повторяющимися гидравлическими ударами струек жидкости, возникающими при деформации паровых пузырьков . На базе опытных данных показано, что захлопывание пузырька происходит неравномерно со всех сторон; при этом появляются отдельные струйки, входящие внутрь каверны и ударяющие по поверхности твердого тела. Размеры струек весьма малы и соизмеримы, по-видимому, с размерами отдельных структурных составляющих металла. В этом случае зоны максимальных напряжений также малы, интенсивнее, так как рельеф становится более шероховатым.

С развитием ракетной техники, атомной энергетики, созданием новых источников электрического тока и двигателей электрореактивной тяги возник новый класс конструкционных материалов - эрозионностойкие материалы, работающие в высокоскоростных и высокотемпературных потоках жидкостей, газов и плазмы. Для этих материалов процесс эрозии заключается в последовательном уносе массы с поверхности. Многие эрозионностойкие материалы работают в нестационарных условиях. В этих случаях процесс Э. распадается на ряд этапов и происходит в результате сочетания различных по своей природе явлений, определяемых интенсивностью тепловой передачи и механическими параметрами потока газа или жидкости (скорость, давление, плотность). При высокотемпературных потоках, эрозионное разрушение керамических материалов может начинаться путем хрупкого разрушения под действием температурных напряжений и уноса потоком газа продуктов термического удара. У слоистых материалов, пластиков и полимеров быстрый нагрев может вызвать послойпое или объемное разрушение в результате выделения газов или паров. Поверхностные слои неметаллических материалов могут сублимироваться в газовую или паровую фазу. Размягчающиеся и переходящие в жидкое состояние при дальнейшем нагреве поверхностные слои металлических сплавов будут уноситься омывающим изделие потоком (абляция).

Эрозионное разрушение поверхности происходит при действии и холодного газового потока ( температура которого значительно ниже температуры фазовых превращений металла), однако этот процесс значительно ускоряется и протекает с принципиальным отличием в случае воздействия на поверхность металла горячих газовых струй.

Процессы эрозионного разрушения поверхностей характерны, например, для деталей глубинных насосов, перекачивающих глинистые растворы или нефть, механизмов угольных комбайнов, распределителей гидравлических и топливных агрегатов и др. Часто процессы эрозии и коррозии протекают одновременно.

Значительное влияние на эрозионное разрушение поверхности металла оказывает такой фактор, как объем воздействующих газов и многократность или цикличность их действия. С увеличением объема газов или удельного секундного расхода их безусловно возрастает величина эрозии металла. С этой точки зрения весьма показательным является анализ влияния увеличения веса заряда при стрельбе из артиллерийских орудий. Известно, что с увеличением веса заряда растет количество газообразных продуктов взрывчатого разложения пороха. Если пока оставить в стороне вопрос об увеличении теплового воздействия ( а оно имеет превалирующее значение), то можно заметить, что увеличение объема газов и возрастание давления по мере увеличения заряда приводят к существенному повышению эрозионного износа ствола. По английским данным, приведенным А. Г. Горстом, разгар стволов возрастает быстрее увеличения веса заряда.

Непрерывное наблюдение за эрозионным разрушением поверхности обеспечивает также метод радиоактивных изотопов, обладающий высокой чувствительностью.

Представители окислительной теории главную причину эрозионного разрушения поверхности металла усматривают в окислении железа и в выгорании углерода и других элементов ( окисляющихся легче железа) под воздействием прямого окисления свободным кислородом, а также при непрямом окислении посредством находящихся в газах двуокиси углерода и паров воды.

При рассмотрении факторов, оказывающих существенное влияние на процесс горячей газовой эрозии металлов и связанных со средой, следует иметь в виду, что действие их по своим результатам имеет часто противоречивый характер. Так, например, при кратковременном протекании определенного количества газа по трубе, скорость газового потока обратно пропорциональна его времени действия и, следовательно, величине эрозионного разрушения поверхности. С другой стороны, кинетическая энергия газовой струи с возрастанием скорости движения увеличивается, что приводит к большему эрозионному износу. Таким образом, в этом случае суммарный эффект от возрастания скорости движения газов с точки зрения эрозионного разрушения поверхности металла может быть или большим или меньшим.

Существует ещё так называемая горячая газовая эрозия. Горячая газовая эрозия даже теплозащитных покрытий (абляция) наблюдается под действием горячих отработанных газов, движущихся с большой скоростью. Внешний вид поверхности образцов после эрозионных испытаний. А - железомолибденовый сплав. Б - железовольфрамомолибдековый сплав. Алюминиевомагниевые легкие сплавы плохо сопротивляются горячей газовой эрозии, и образцы из них при испытании на лабораторных приборах разрушаются в результате однократного воздействия горячих газов, имеющих весьма высокую температуру. Для характеристики поведения этих сплавов на рис. 54 приводится внешний вид образца после одной обдувки на приборе для эрозионных испытаний. Эти характеристики определяют сопротивление металлов горячей газовой эрозии. Электрические и магнитные свойства металла (электросопротивление, магнитная проницаемость, магнитная индукция, электронная эмиссия и др.) должны учитываться при определении эрозионной стойкости металла в случае ультразвукового и электрического воздействия на поверхность заготовки или детали.

Существуют уравнения, устанавливающие - связь между температурой на поверхности уноса массы и скоростью уноса, из решения которых может быть установлена доля тепла, поглощенного в процессе теплопроводности, доля тепла уносимого в пространство вместе с массой и излучаемого с поверхности материала. По теплу, поглощенному в процессе теплопроводности, рассчитывается температура на поверхности несущей конструкции под слоем теплозащитного аблирующего материала. Дается анализ факторов, определяющих сопротивление металлов и покрытий горячей газовой эрозии. При рассмотрении факторов, оказывающих существенное влияние на процесс горячей газовой эрозии металлов и связанных со средой, следует иметь в виду, что действие их по своим результатам имеет часто противоречивый характер. Так, например, при кратковременном протекании определенного количества газа по трубе, скорость газового потока обратно пропорциональна его времени действия и, следовательно, величине эрозионного разрушения поверхности. С другой стороны, кинетическая энергия газовой струи с возрастанием скорости движения увеличивается, что приводит к большему эрозионному износу. Таким образом, в этом случае суммарный эффект от возрастания скорости движения газов с точки зрения эрозионного разрушения поверхности металла может быть или большим или меньшим.

Известную роль в процессе эрозии должна играть способность металла испаряться при весьма высоких температурах. Сопоставляя величины изменения (уменьшения) веса пластинок из различных металлов при опытах по испарению с данными по эрозионной стойкости тех же металлов при испытании их, например, в манометрической бомбе Вьеля, можно увидеть качественную картину, свидетельствующую о некоторой связи между горячей газовой эрозией и испарением металлов. Правда, при использовании сталей в этом отношении наши возможности ограничены весьма узкими пределами. Однако тугоплавкие сплавы не на основе железа могут эти возможности значительно расширить. Сплавы на основе кобальта, хрома, молибдена, вольфрама и других металлов с высокой температурой плавления имеют весьма широкие перспективы для применения в тех случаях, когда требуется высокая сопротивляемость горячей газовой эрозии.

Богачев полагает, что эрозия металла является следствием механического ударного воздействия локализированного в объемах, соизмеримых с размерами отдельного зерна или его части, т.е. в микрообъемах металла. Автор считает, что кавитационная стойкость материала определяется не условными механическими характеристиками металлического изделия в целом, как например, предел прочности, твердость и т.д., а прочностью отдельных микрообъемов: структурой и свойствами зерна и его границ.

Заключение

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учёными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства. Эти нововведения были сделаны для процессов литья, проката стали, сварки, роста кристаллов, приготовления тонких плёнок, обжига, дутья стекла и др.

Тема моего реферата не простая, но довольно интересная. В данной теме раскрывается виды разрушений, какую роль играют промышленности и как с этим бороться.

Размещено на Allbest.ru