Page 73 - 《摩擦学学报》2021年第4期

516 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

110 200 200
100
90
80 150 150
Intensity/a.u. 60 Intensity/a.u. 100 Intensity/a.u. 100
70
50
40
30
50 50
20
10
0 0 0
0 500 1 000 1 500 0 500 1 000 1 500 0 500 1 000 1 500
Diameter/μm Diameter/μm Diameter/μm
(a) 6.9 MPa (b) 8.3 MPa (c) 10.3 MPa

Fig. 5 Droplet size distribution under different line pressures
图 5 不同管路压力下的液滴粒径分布图

表 2 不同管路压力下的液滴粒径分布表
Table 2 Droplet size distribution under different line pressures

Different line pressure Average droplet diameter/μm Small droplets(≤500 μm) percentage Large droplets(>500 μm) percentage
6.9 MPa 480 81.4% 18.6%
8.3 MPa 512 77.1% 22.9%
10.3 MPa 543 69.2% 30.8%

[19]
的趋势，但不是很显著. Heymann等 研究表明，总水 700 6.9 MPa-30 min
600 8.3 MPa-30 min
量相同时，大液滴比小液滴更容易引起冲蚀破坏. 500
300 10.3 MPa-30 min
综上，当管路压力越大时，流量越大，液滴速度越
Mass loss/mg 200
大，大液滴占总液滴数的百分比越高. 当管路压力增
大时，不仅液滴的速度增加，液滴的尺寸有所增加，而
且单位时间内液滴的总数量增加，作用频率也增加.
100
因此，随着管路压力的增大，液滴的冲击能量明显增强.

2.2 材料冲蚀损伤行为 0
50 PPI 2.3/PU
100 PPI 0.8/PU 50 PPI 1.3/PU 25 PPI 1.7/PU
50 PPI 0.5/PU
25 PPI 0.8/PU
从图6可以看出，在6.9 MPa-30 min条件下，少数 Pure PU
复合材料的质量损失少于纯聚氨酯；在8.3 MPa-30 min
Fig. 6 The erosion mass loss of pure PU and composites
条件下，多数复合材料的质量损失小于纯聚氨酯；在
under different line pressures for 30 min
10.3 MPa-30 min条件下，所有复合材料的质量损失均 图 6 纯聚氨酯和复合材料在不同的管路压力下冲蚀
小于纯聚氨酯. 可见，随着冲击能量的增加，复合材料 30 min的质量损失量
表现出更好的抗液滴冲蚀性能.
[18]
聚氨酯弹性体，塑性变形能力很小 . 当遭遇液滴低
在冲击能量较低(6.9 MPa-30 min)的条件下，当液
速撞击时，聚氨酯发生弹性变形，不出现损伤. 当遭遇
滴撞击聚氨酯表面时，由于纯聚氨酯波阻抗小，对应
力波的传递能力强，其通过发生弹性变形，将表面受 液滴高速撞击时，聚氨酯几乎没有塑性变形，直接产
到的冲击能量传递出去，减少材料发生损伤，体现出 生裂纹，发生脆性剥落.

较好的抗液滴冲蚀性能；当液滴撞击复合材料表面 从图6还可以看出，体密度相近，孔径越小，复合
时，树脂相因为受到金属骨架的约束，弹性变形能力 材料的质量损失越小；孔径相同时，体密度越大，复合
比纯聚氨酯差，复合材料不能通过发生弹性变形，将 材料的质量损失越小. 复合材料100 PPI 0.8/PU在3个
表面受到的冲击能量传递出去，因此复合材料通过两 条件下均优于其他的复合材料和纯聚氨酯，抗液滴冲
相界面脱粘、树脂相和金属相的断裂等方式吸收冲击 蚀性能最好.
能量，损伤量有所增加. 聚氨酯种类繁多，使用的这种 图7是10.3 MPa下进行30 min的液滴冲蚀试验后