气蚀气蚀损伤微观形貌

Question

如题所述

Answer 1

气蚀现象的表面形貌研究主要依赖于SEM（扫描电子显微镜）的观察。研究结果显示，气蚀表面经历了显著的塑性变形，其过程是这样的：微射流冲击使得材料表面形成针孔，这些针孔随后在边缘产生裂纹。裂纹以疲劳方式向内部扩散，最终趋向于平行于表面的方向。当多个裂纹相连时，会导致表层局部剥落。气蚀表面的微观结构粗糙，布满了气蚀坑和裂纹，整体呈现海绵状的特征，有时可见到针孔和麻点的存在。

气蚀坑的边缘会形成明显的坑唇，这是气蚀现象的一个关键特征，这与机械作用理论相吻合，即气泡破裂时的冲击波和微射流冲击是气蚀破坏的主要来源。在严重空化情况下，材料表面的晶粒甚至可能发生破碎和脱落。在扫描电镜下，有时能观察到疲劳辉纹，这表明气蚀可能引发疲劳破坏，疲劳辉纹是疲劳断裂的重要标志。例如，Kocaflda和Vaidya在铝（A1）的气蚀研究中发现小坑底部有类似疲劳辉纹的条纹。

对气蚀表面及其剥离粒子的SEM观察和粗糙度测量表明，其特性与疲劳断裂特性有相似之处。气蚀过程中，局部的塑性变形条纹会影响裂纹的形成和扩展，进而导致材料表面松弛和粒子脱落。当裂纹达到一定深度后，通常沿着垂直和水平于表面的方向发展，这意味着气蚀损伤的孕育期结束，随后材料的重量会有所减小。然而，气蚀并非唯一导致材料损伤的因素，服役载荷和腐蚀也会共同作用，导致材料疲劳。在气蚀失效模式中，裂纹沿着晶界萌生、扩展并连接，最终导致晶粒的剥落是一个重要的方面。