Page 8 - 《摩擦学学报》2020年第4期

418 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

表 3 空蚀试验条件 分分布变化，并用JSM-6701F 冷场发射扫描电镜(FESEM)
Table 3 Experimental conditions of the cavitation 进一步考察微观表面在空蚀过程中的演变过程.
erosion tests

Experimental conditions Specification 2 结果与讨论
Cavitation medium Tap water
Temperature 25±2 ℃ 2.1 金相组织形貌
Separation distance 0.5 mm 图3为Inconel 718与316L两种测试样品空蚀前的
Amplitude 50 μm
金相组织形貌. 其中，Inconel 718为细小的等轴晶组
Frequency 20±0.5 kHz
Test time 600 min 织. 与316L相比，Inconel 718晶粒相对细小，且有少量
夹杂颗粒分布于晶粒内及晶界处. 不仅如此，Inconel
较清晰的认识，对已抛光测试样品表面用HCl、甘油 718 具有更为明显的孪晶组织.

(C H O )和HNO (体积比约为3:2:1)混合溶液腐蚀3~ 2.2 空蚀磨损行为
3
3
3
8
5 min，制备出金相样品. 考虑到样品在空蚀前后可能 2.2.1 空蚀磨损分析
会出现相变及其他组织转变，使用D8 Discover高分辨 图4示出了两种测试样品在空蚀600 min后的累计
率X射线衍射仪对空蚀前后样品进行物相分析，采用 质量损失、平均空蚀深度(MDE)与空蚀率(ER)随时间
射线Cu-Kα，波长λ为1.541 8 Å并选用1 mm狭缝系统 变化的规律. 平均空蚀深度是指空蚀损失质量除以材
对样品表面进行照射，扫描范围为10°~100°，每个样 料密度与空蚀面积乘积的比值，单位为微米. 其中，空
品选取2个不同的位置进行测试分析. 使用带有 蚀面积恰巧是直径为15.9 mm的超声振动样品底面对
2
EDS能谱的JSM-5600LV扫描电子显微镜(SEM)分析 应的圆形面积，约为1.986 cm . 空蚀率[见图4(b)]则是
未空蚀样品与空蚀不同时间后的表面形貌与相关成 平均空蚀深度曲线对累积空蚀时间的微分，单位为

(a) (b)

10 μm 10 μm

Fig. 3 Typical SEM micrographs of Inconel 718 superalloy (a) and 316L stainless steel (b) after etching before cavitation erosion
图 3 Inconel 718镍基超合金(a)与316L不锈钢(b)金相组织形貌

18 0.05
Hollow-MDE Solid-Cumulative mass loss
25 16 316L Stainless steel
316L Stainless steel 14 0.04 Incone1718 superalloy
Cumulative mass loss/mg 15 Maximum 10 DEM/μm ER/(μm/min) 0.03
Incone1718 superalloy
20
II
I
12
8
10
6
0.02
rate line
4
0 5 2 0 0.01
I II −2 0.00
0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600
Cavitation erosion time/min Cavitation erosion time/min
(a) (b)

Fig. 4 Cumulative mass loss，mean depth of erosion and erosion rate as a function of exposure time for the test specimens
图 4 测试样品质量损失、平均空蚀深度(a)和空蚀率(b)随时间变化曲线