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我国河流泥沙含量较多,含沙水流所引起的空蚀与磨损(简称磨蚀)问题日益引起人们的关注,为了更科学的研究含沙水流对水工泄流建筑物及水力机械等的磨蚀危害,本文通过使用自制的超声波磨蚀装置进行水利工程中常见材料磨蚀试验研究,分析了其各自的磨蚀特性与机理,并对其防护材料进行试验研究。主要研究成果如下:(1)根据试验要求,设计了超声波磨蚀设备,使其满足不同泥沙特性、不同冲角等挟沙水流对塑性材料试件与脆性材料试件的磨蚀试验,对传统的磨蚀试验方法进行改进,有利于磨蚀机理的深入研究。(2)研究了磨蚀时间、泥沙特性、冲击角度、抗压强度等参数对脆性材料水泥砂浆与水泥石的磨蚀影响,并与塑性材料磨蚀规律对比研究。试验结果表明各试样的磨蚀过程前10min左右就达到磨蚀稳定期,未出现塑性材料典型的磨蚀孕育期;试样磨蚀量随泥沙粒径与泥沙含量的增加而增加后趋于稳定,磨蚀量均没有明显的峰值,未发现临界粒径与临界含沙量;冲射角度为90°磨蚀时,水泥砂浆与水泥石磨蚀量最大,与典型脆性材料的磨蚀规律相一致;强度等级对水泥石与水泥砂浆的抗磨蚀能力有着重要的影响,强度等级高的水泥石C1的磨蚀量要小于强度等级较低的水泥石C2的磨蚀量,却都大于强度等级最低的水泥砂浆M10的磨蚀量,表明并不能单一的将强度等级作为抗磨蚀能力的衡量参数。(3)防护涂层材料对水泥石与水泥砂浆的防护效果,随着泥沙粒径的增大而减弱,随着泥沙含量的增加防护效果先变强后减弱;防护涂层对泥沙颗粒沿切向方向切削作用的防护效果大于沿法向方向冲击作用的防护效果,随着角度的增加,沿法向方向的冲击作用对磨蚀起主导作用,涂层的防护效果逐渐减弱。因此,涂层材料对脆性材料水泥砂浆与水泥石在小粒径、低含沙量以及低角度的挟沙水流中磨蚀防护效果较好。(4)NaCl盐浓度对脆性材料与对塑性材料45#钢的影响都存在特定的门槛浓度,分别在2.0%与3.5%左右;氯盐的加入引起的泥沙颗粒对金属的力学磨蚀作用与氯盐对金属的电化学腐蚀之间的协同作用大于由于水体粘滞性引起的细颗粒泥沙对金属磨蚀的抑制作用;氯盐的加入使得水泥砂浆的磨蚀量远大于其在不含有氯盐的介质中的磨蚀量,大大削弱了水泥砂浆抗磨蚀性能。