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?脆性陶瓷喷嘴材料的冲蚀理论

   对脆性陶瓷喷嘴材料冲蚀磨损机理的研究，一般是将弹塑性力学应用到冲蚀破坏过程中，利用颗粒冲击材料表面后在弹塑性损伤区产生的残余应力的变化过程来分析各种裂纹的形成和扩展。冲蚀颗粒作用于脆性陶瓷喷嘴材料，在被冲蚀表面形成压痕，压痕周围产生一定的塑性区。随冲击能量的增大，塑性区尺寸也将增大，当达到定值时，首先在应力集中1大的塑性区底部形成图所示的中央径向裂纹，随着冲击能量的逐渐增大，径向裂纹逐渐扩展。

压痕应力场可以分解为弹性应力场和残余应力场两部分，弹性应力场随硬质点载荷的去除而去除，而残余应力场是由压痕塑性区与其周围的弹性区不匹配所造成的。在残余应力场的作用下，质点载荷的去除过程中在压痕周围形成辐射状的横向裂纹。卸载过程中产生横向裂纹主要是因为原来的压应力场转换为张应力场，形成横向裂纹是材料表面碎裂和导致脆性材料冲蚀发生的主要原因。

对于15°入口锥角结构形式,三种陶瓷喷嘴的1大应力均出现在锥角结束处和出口处，由于冲蚀角的减小，锥角结束处应力值比30 °入口锥角喷嘴下降幅度大,而出口处的应力值没有变化，所以出现了1大应力在两处同时存在的情况。另外,15°人口锥角喷嘴的锥段长度增加 , 使得1小应力出现的位置后移，1小应力比通孔和30°人口锥角喷嘴有所增加,喷嘴所受的11大与1小应力之间的差值进一步缩小 , 应力分布更均匀，表明15°入口锥角喷嘴的结构形式更合理。

有限元分析结果

圆柱形直孔喷嘴的应力有限元分析结果。可见，喷嘴入口处所受的应力1大,出口处次之,而中间部分略小， 这与喷嘴的实际磨损情况是相当吻合的。在入口处，喷嘴端面受磨料颗粒的近乎垂直的高角冲蚀, 入口边缘的内孔部分受磨料颗粒的低角冲蚀，两种冲蚀作用叠加导致喷嘴入口处应力1大；由于出口处磨料颗粒的冲蚀速度1高，喷嘴所受的冲击力比中间区域大，使得喷嘴出口处所受的应力比入口小而比中间部分大。

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