流体的攻角对冲蚀率的影响

　　粒子入射轨迹与表面夹角有时也称为入射角。当粒子正面冲向靶面攻角为90°。大量实验结果表明，材料的冲蚀失重和粒子的攻角有密切关系。可以根据冲蚀率随攻角变化把材料的冲蚀破坏分为两类：即塑性材料(如退火钢、铝合金)和脆性材料(如陶瓷、玻璃)的冲蚀破坏。当粒子攻角为20°~30°时，典型的塑性材料冲蚀率达最大值，而脆性材料的最大冲蚀率出现在接近90°处。下图是金属铝及氧化铝受到SiC粒子冲击时冲蚀率随攻角变化的两类典型例子。
 

 

　　原因为当介质粒子运动方向与被冲蚀表面所成的夹角较小时，切应力大于正应力，主要破坏形式为“犁沟”，材料越软，越易失效。而当夹角较大时，则表现为撞击、崩裂或掉渣而塑性材料会产生显微塑性变形、硬化、开裂，最后脱落。显然塑性材料的撞击破坏要经历较长的过程，所以其抵抗撞击的能力比脆性材料大得多。但也不能仅凭硬度的高低或塑性的大小来选材，因为软材料和硬材料均不能同时解决大、小角度冲蚀问题。而通过显微组织分析发现钨铬钴共晶体的基体，结晶方向大多为与基体表面垂直的树枝状组织，这种组织在受到正面冲击时，对能量的吸收有利，因此冲蚀磨损率更低。这就是为什么要选用钨铬钴作为阀头与阀座接触面耐磨层的原因。
 

　　另外，通过对失效阀门的分析，发现闸板、闸座几乎全是冲刷出许多犁沟而失效，只有个别地方有掉渣现象。而从阀门关闭后所受粒子冲刷的受力分析看，闸板的攻角较大，冲刷现象不是太严重，而闸座门槽处则是小角度冲刷，而且冲刷形貌明显。因此可得出结论：阀门失效的主要形式是小角度冲刷造成。攻角与冲蚀率关系几乎不随入射粒子种类、形状及速度改变。从1966年到1970年报道的A1、Pb、Cd等十种纯金属，淬火钢及普通钢等收到SiC、SiO₂、A1₂O₃及玻璃等磨料冲蚀，粒子速度在20~152m/s范围内变化，攻角与冲蚀率关系都表现出典型塑性材料的冲蚀特性。