對(duì)金屬材料表面抗空蝕涂層的研究

姜一帆

摘 要：本文重點(diǎn)對(duì)金屬材料表面存在的抗空蝕涂層進(jìn)行了深入的研究，并且針對(duì)金屬材料的空蝕原理進(jìn)行了概述，對(duì)其產(chǎn)生的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后提出了對(duì)金屬材料表面抗空蝕圖層的設(shè)計(jì)，希望能夠給予同行業(yè)工作人員相應(yīng)的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：金屬;材料表面;抗空蝕涂層;研究

前言：隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的不斷進(jìn)步，每個(gè)行業(yè)都在加速生產(chǎn)，特別是航空航天業(yè)、制造業(yè)和工業(yè)，在逐漸發(fā)展的過程中，需要更高要求標(biāo)準(zhǔn)的金屬材料。傳統(tǒng)金屬材料在韌性、重量、穩(wěn)定性和強(qiáng)度等方面都不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求。為了能夠讓每一種金屬材料都能夠進(jìn)行互補(bǔ)，通常都會(huì)將兩個(gè)或者是兩個(gè)以上的金屬材料進(jìn)行結(jié)合，最后生產(chǎn)出一種復(fù)合材料，復(fù)合材料主要能夠防止材料的表面發(fā)生空蝕的情況，使用效果非常顯著。

有些大型的機(jī)械的金屬構(gòu)件的關(guān)鍵部位經(jīng)常會(huì)受到空蝕的影響，這樣長(zhǎng)時(shí)間會(huì)影響到機(jī)械的正常使用，在構(gòu)件有空蝕的現(xiàn)象時(shí)，維修起來(lái)非常的麻煩，由此，需要對(duì)大型的機(jī)械開展抗空蝕的處理非常關(guān)鍵。

1金屬材料空蝕的綜述

金屬材料空蝕是指在多相流高速的情況之下，在液體當(dāng)中的局部壓力的變化形成的空氣炮及潰滅，在液體高速流動(dòng)的情況下，其中含有氣泡，使得其受到腐蝕和磨損現(xiàn)象，因?yàn)椴牧鲜艿礁邏汉透嬖V這種微射流的沖擊之下，導(dǎo)致金屬的表面產(chǎn)生破損的情況，在這當(dāng)中最容易發(fā)生的空蝕現(xiàn)象時(shí)空泡腐蝕。在金屬液體當(dāng)中形成的空氣泡是由于液體的溫度或者是因?yàn)橥牧鞯淖兓闆r而引起的，如果這個(gè)因素有了變化，那么金屬液體的壓力也會(huì)發(fā)生變化，這就會(huì)導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生，氣泡當(dāng)中存在著水汽，而水汽在短時(shí)間之內(nèi)就會(huì)消失，一旦氣泡破滅時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，而這種壓力會(huì)形成很大的沖擊波，就要就會(huì)使得技術(shù)的表面受到破壞，使得金屬得塑性破損，而在金屬表面形成的是破口，發(fā)生腐蝕之后還是會(huì)繼續(xù)的循環(huán)這種情況，最后就會(huì)導(dǎo)致金屬的表層出現(xiàn)密密麻麻的深孔，顯得外表十分粗糙。金屬的空蝕一般會(huì)發(fā)生在泵葉輪一類的設(shè)備上，空蝕情況的發(fā)生，會(huì)對(duì)設(shè)備的壽命和質(zhì)量造成一定的影響。

根據(jù)目前的情況開看，金屬的表面之所以形成空蝕是因?yàn)閹追N情況，根據(jù)不同類型，可分為腐蝕作用、機(jī)械作用、熱作用及其組合作用。金屬材料可分為多個(gè)部分，由于外界因素的影響而發(fā)生變化。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)過程中，要避免金屬材料因?yàn)榭瘴g而設(shè)備被毀。在滿足實(shí)際運(yùn)行結(jié)構(gòu)條件的前提下，對(duì)設(shè)備材料在進(jìn)行選擇時(shí)，要選擇康空腹的復(fù)合材料展開生產(chǎn)與設(shè)計(jì)。

2設(shè)計(jì)金屬材料表面的抗空蝕涂層

進(jìn)行設(shè)計(jì)金屬材料的抗空蝕時(shí)，通常情況下都選擇在金屬材料的表面涂上一層抗空蝕的涂漆，這樣可以防止金屬材料受到空蝕的情況。

在對(duì)金屬材料表面上需要涂上一層防止空蝕的涂層，細(xì)節(jié)主要如下：

2.1復(fù)合型金屬材料的開發(fā)

應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)研究，采取最先進(jìn)的研究成果來(lái)進(jìn)行新型復(fù)合材料的開發(fā)。在目前看來(lái)，已經(jīng)將金屬材料的抗空蝕的性能進(jìn)行了開發(fā)，因?yàn)樵谶M(jìn)行金屬抗空蝕材料的開發(fā)需要很多的成本，所以這種抗空蝕的金屬侯健一般都用在大型機(jī)械的重要的不唯上。

2.2金屬材料的表面

為了噴涂現(xiàn)代技術(shù)的表面，有必要選擇一種特殊的涂層材料，采用最先進(jìn)的涂層技術(shù)，使金屬材料具有更多的保護(hù)層，避免關(guān)鍵部件的空蝕現(xiàn)象。

2.2.1表面滲氮技術(shù)

目前，更具滲透性的金屬抗汽蝕處理技術(shù)是金屬表面滲氮處理技術(shù)。其主要原理是采用滲氮處理技術(shù)。將氮化物深入到金屬的表面上，在金屬的表面上覆蓋一層氮化物之后，金屬材料在進(jìn)行外部接觸式，由于這層氮化物可以將它們與環(huán)境隔離開來(lái)。目前，金屬滲氮處理技術(shù)的研究進(jìn)行過程還是比較順利的，并且其相關(guān)技術(shù)已十分成熟。

2.2.2激光表面改性技術(shù)

這種技術(shù)是一種常用的抗空蝕技術(shù)。其基本原理是利用激光產(chǎn)生的熱量，通過加熱熔化金屬材料和某些金屬板上的合金粉末層，使得溶化后覆蓋到金屬材料的表面，覆蓋到金屬材料之后可以形成一層合金層，這樣合金曾就能夠更好的將金屬材料保護(hù)起來(lái)，防止金屬材料受到空蝕。

激光在對(duì)金屬材料進(jìn)行改性技術(shù)后，可以使得金屬外面那一層金屬顆粒發(fā)生一定的改變，這就會(huì)使得金屬的外表形成一層具有絕緣功能的保護(hù)層，外部環(huán)境不能引起金屬材料本身的空蝕。

2.2.3熱噴涂技術(shù)

這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其對(duì)集體熱沒有太大的影響、變形情況少以及生產(chǎn)效率較高等，熱噴漆技術(shù)一般是將涂層的材料運(yùn)用熱源進(jìn)行加熱，加熱到一定的狀態(tài)下之后運(yùn)用高速的氣體把它霧化，并且將其霧化后的粒子怕我能射到基體的表層，最后轉(zhuǎn)化成具有一定功能的涂層沉積技術(shù)。當(dāng)前有很多的金屬合金都在應(yīng)用于熱噴涂技術(shù)，例如銅基合金、鎳基合金、鐵基自熔性合金、鈷基合金及NiTi合金等都在進(jìn)行熱噴涂材料的應(yīng)用。另外在進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)時(shí)還需要將這種熱噴涂技術(shù)變得更加均勻，并且更加的低孔隔率，讓其中的涂層和基體能夠形成完美的結(jié)合，使工作效率得到提升。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，采用表面工程技術(shù)對(duì)過流金屬部件材料的表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，使其抗空蝕能力進(jìn)行有效的提升。空蝕是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，并且會(huì)受多種因素的影響而發(fā)生改變。材料表面對(duì)空蝕動(dòng)力學(xué)起到關(guān)鍵性控制，其表面的質(zhì)量直接會(huì)影響到空蝕控制的效果。材料表面具備良好的耐腐蝕性和力學(xué)性能，能使空蝕損傷的潛伏期有效延長(zhǎng)，抑制腐蝕介質(zhì)引起的空蝕損傷。未來(lái)研究中涂層空蝕機(jī)理是關(guān)鍵性內(nèi)容。必須對(duì)涂層空蝕破壞的原因深入了解，方可提供給開發(fā)和研究抗空涂層重要的理論基礎(chǔ)。

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