一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试方法

技术领域

本发明属于冲蚀磨损实验技术领域，尤其涉及一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试方法。

背景技术

冲蚀是指材料受到小而松散的流动粒子冲击，材料表面出现破坏的一种磨损现象。按照介质和冲蚀粒子类型的不同可将冲蚀分为喷砂冲蚀、水滴冲蚀、料浆冲蚀和气蚀四类，冲蚀磨损是工程材料破坏的主要形式之一，约占磨损破坏的8％，其中以高温冲蚀磨损对材料的损耗最为严重，材料失效形式最为复杂。

1990年陈关龙等人自主研发的高温冲蚀磨损设备，以及中国专利文献CN2107420775U公开的一种固气两相冲蚀实验装置，都是可以对材料进行气固两相耦合环境下的冲蚀磨损实验。但是在现实工程应用中，机器的材料表面面对的环境比较复杂，不仅仅只是有固体颗粒和气泡的侵蚀，有些环境还需要面对液体的侵蚀，上述的现有技术方案不能满足固-液-气三相耦合环境下的冲蚀测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试方法，以解决上述问题，通过满足固-液-气三相耦合环境下的冲蚀测试，达到模拟复杂侵蚀环境的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试方法，包括以下步骤：

S1、在混合室内混合冲蚀介质；

S2、将实验试样装夹在盛放槽内，调节冲蚀角度；

S3、通过控压机提供动力，冲蚀介质对实验试样进行冲蚀；

S4、记录实验数据，排出盛放槽内的所述冲蚀介质。

优选的，在步骤S1中，所述混合冲蚀介质包括气体冲蚀介质和固体冲蚀介质或者气体冲蚀介质、液体冲蚀介质和固体冲蚀介质。

优选的，在步骤S2中，当所述冲蚀介质包括气体冲蚀介质和固体冲蚀介质时，所述盛放槽内放置有液体冲蚀介质，所述实验试样位于所述液体冲蚀介质内，当所述混合冲蚀介质包括气体冲蚀介质、液体冲蚀介质和固体冲蚀介质时，所述实验试样装夹在盛放槽内。

优选的，当所述混合冲蚀介质包括气体冲蚀介质和固体冲蚀介质时，所述盛放槽的顶端通过密封门进行密封。

一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试装置，包括外壳，所述外壳内设置有介质混合组件和夹持组件，所述介质混合组件与所述夹持组件连通，所述夹持组件连通有排放组件，所述外壳外设置有介质供应组件，所述介质供应组件与所述介质混合组件连通。

优选的，所述夹持组件包括固定连接在所述外壳内部底壁上的底座，所述底座的顶面上铰接有支架，所述支架远离所述底座的一端固定连接有夹具，所述夹具的顶面开设有盛放槽，所述盛放槽的顶面开口位于所述介质混合组件的正下方，所述盛放槽与所述排放组件连通，所述夹具的侧壁上均开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内螺纹连接有第一螺栓，所述第一螺栓伸入所述盛放槽与所述实验试样抵接，所述夹具的顶面固定连接有若干密封槽，所述夹具的顶面可拆卸连接有密封门，所述密封门的顶面开设有进液孔，所述进液孔位于所述介质供应组件的正下方。

优选的，所述介质混合组件包括混合室，所述混合室相对的两侧固定连接有固定支架，所述固定支架固定连接在所述外壳的内侧壁上，所述混合室底端连通有竖直设置的第一螺纹导管，所述第一螺纹导管螺纹连接有第二螺纹导管，所述第二螺纹导管与所述进液孔上下对应设置，所述混合室的顶端开设有若干通孔，所述通孔内嵌设有自锁气动接头，所述自锁气动接头与所述混合室连通，若干所述自锁气动接头均与所述介质供应组件连通。

优选的，所述介质供应组件包括气体供应单元、液体供应单元和固体存放器；

所述气体供应单元连通有第一导管，所述第一导管连通有气体导管，所述第一导管与所述气体导管之间设置有控制柜，所述气体导管伸入所述外壳内与所述自锁气动接头连通；

所述液体供应单元连通有第二导管，所述第二导管连通有液体导管，所述控制柜设置在所述第二导管与所述液体导管之间，所述液体导管伸入所述外壳内与所述自锁气动接头连通；

所述固体存放器的顶端固定连接有固体加入器，所述固体存放器连通有第三导管和固体导管，所述固体导管伸入所述外壳内与所述自锁气动接头连通，所述第三导管连通有控压机，所述控压机通过控压机导管与所述自锁气动接头连通。

优选的，所述排放组件包括排水管和若干气体排放管，所述排水管的一端与所述盛放槽连通，所述排水管的另一端伸出所述外壳与外界连通，所述气体排放管一端伸入所述外壳，所述气体排放管的另一端伸出所述外壳与外界连通。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明模拟能够实现固-液-气三相耦合环境下的冲蚀环境，能更好的、更准确的模拟材料在现实工程应用过程中所受的侵蚀，使测试的材料表面在更加符合真实复杂环境的模拟环境中进行冲蚀磨损实验，更准确的得到材料的抗冲蚀磨损性能，以便于我们制备出能够更好的抵抗现实复杂环境中冲蚀磨损的材料；同时能够调整不同的冲蚀角度，得到更准确和更全面的材料的抗冲蚀磨损性能数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的结构示意图；

图2为外壳的内部结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为夹具的结构示意图；

图5为混合室的结构示意图。

其中，1、气体供应单元；2、液体供应单元；3、第一导管；4、第二导管；5、控制柜；6、固体存放器；7、固体加入器；8、第三导管；9、控压机；10、气体导管；11、控压机导管；12、液体导管；13、固体导管；14、混合室；15、固定支架；16、外壳；17、气体排放管；18、夹具；19、自锁气动接头；20、第一螺纹导管；21、第二螺纹导管；22、第一螺帽；23、密封门；24、第一螺纹孔；25、第一螺栓；26、第二螺栓；27、密封槽；28、盛放槽；29、第二螺帽；30、支架；31、排水管；32、第三螺栓；33、底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-图5，本发明提供一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试方法，包括以下步骤：

S1、在混合室14内混合冲蚀介质；

S2、将实验试样装夹在盛放槽28内，调节冲蚀角度；

S3、通过控压机9提供动力，冲蚀介质对实验试样进行冲蚀；

S4、记录实验数据，排出盛放槽28内的冲蚀介质。

本发明模拟能够实现固-液-气三相耦合环境下的冲蚀环境，能更好的、更准确的模拟材料在现实工程应用过程中所受的侵蚀，使测试的材料表面在更加符合真实复杂环境的模拟环境中进行冲蚀磨损实验，更准确的得到材料的抗冲蚀磨损性能，以便于我们制备出能够更好的抵抗现实复杂环境中冲蚀磨损的材料；同时能够调整不同的冲蚀角度，得到更准确和更全面的材料的抗冲蚀磨损性能数据。

进一步优化方案，在步骤S1中，混合冲蚀介质包括气体冲蚀介质和固体冲蚀介质或者气体冲蚀介质、液体冲蚀介质和固体冲蚀介质。

进一步优化方案，在步骤S2中，当冲蚀介质包括气体冲蚀介质和固体冲蚀介质时，盛放槽28内放置有液体冲蚀介质，实验试样位于液体冲蚀介质内，当混合冲蚀介质包括气体冲蚀介质、液体冲蚀介质和固体冲蚀介质时，实验试样装夹在盛放槽28内。

进一步优化方案，当混合冲蚀介质包括气体冲蚀介质和固体冲蚀介质时，盛放槽28的顶端通过密封门23进行密封。

一种实现固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试装置，包括外壳16，外壳16内设置有介质混合组件和夹持组件，介质混合组件与夹持组件连通，夹持组件连通有排放组件，外壳16外设置有介质供应组件，介质供应组件与介质混合组件连通。

进一步优化方案，夹持组件包括固定连接在外壳16内部底壁上的底座33，底座33的顶面上铰接有支架30，支架30远离底座33的一端固定连接有夹具18，夹具18的顶面开设有盛放槽28，盛放槽28的顶面开口位于介质混合组件的正下方，盛放槽28与排放组件连通，夹具18的侧壁上均开设有第一螺纹孔24，第一螺纹孔24内螺纹连接有第一螺栓25，第一螺栓25伸入盛放槽28与实验试样抵接，夹具18的顶面固定连接有若干密封槽27，夹具18的顶面可拆卸连接有密封门23，密封门23的顶面开设有进液孔，进液孔位于介质供应组件的正下方。

底座33的顶面上固接有铰接座，铰接座的侧壁上螺纹连接有第三螺栓32，第三螺栓32螺纹连接有第二螺帽29，第二螺帽29位于第三螺栓32和铰接座之间，第三螺栓32穿过铰接座与支架30螺纹连接；支架30的侧壁上带有刻度，通过支架30上的刻度可以知道旋转的角度，转动到想要的冲蚀角度，然后拧紧第二螺帽29来固定支架30和底座33之间的角度，以达到调节冲蚀角度的目的。

密封门23、盛放槽28均开设有螺纹孔，通过第一螺帽22、第二螺栓26配合把密封门23安装到盛放槽28上进行密封配合，密封门23的顶面上开设有进液孔，通过进液孔使得冲蚀介质进入到盛放槽28中。

密封门23使得固液气三相混合冲蚀介质进入盛放槽28中进行冲蚀的同时防止液体飞溅。

盛放槽28的底壁中部高于外缘，盛放槽28的底壁外缘处与排放组件连通，实验完毕后，通过排放组件将冲蚀介质排出，防止冲蚀介质堆积在盛放槽28。

进一步优化方案，介质混合组件包括混合室14，混合室14相对的两侧固定连接有固定支架15，固定支架15固定连接在外壳16的内侧壁上，混合室14底端连通有竖直设置的第一螺纹导管20，第一螺纹导管20螺纹连接有第二螺纹导管21，第二螺纹导管21与进液孔上下对应设置，混合室14的顶端开设有若干通孔，通孔内嵌设有自锁气动接头19，自锁气动接头19与混合室14连通，若干自锁气动接头19均与介质供应组件连通。

进一步优化方案，介质供应组件包括气体供应单元1、液体供应单元2和固体存放器6；

气体供应单元1连通有第一导管3，第一导管3连通有气体导管10，第一导管3与气体导管10之间设置有控制柜5，气体导管10伸入外壳16内与自锁气动接头19连通；

液体供应单元2连通有第二导管4，第二导管4连通有液体导管12，控制柜5设置在第二导管4与液体导管12之间，液体导管12伸入外壳16内与自锁气动接头19连通；

固体存放器6的顶端固定连接有固体加入器7，固体存放器6连通有第三导管8和固体导管13，固体导管13伸入外壳16内与自锁气动接头19连通，第三导管8连通有控压机9，控压机9通过控压机导管11与自锁气动接头19连通。

控压机9通过第三导管8与固体存放器6连通，从而为固体介质提供动力进入至混合室14中；控压机9通过控压机导管11与混合室14连通，为混合室14内混合后的固液气三相冲蚀介质提供进入盛放槽28冲蚀的动力。

进一步优化方案，排放组件包括排水管31和若干气体排放管17，排水管31的一端与盛放槽28连通，排水管31的另一端伸出外壳16与外界连通，气体排放管17一端伸入外壳16，气体排放管17的另一端伸出外壳16与外界连通。

本发明的工作过程如下：

本发明有两种实施方式：

第一种：工作时，气体供应单元1为混合室14提供冲蚀气体介质，液体供应单元2给混合室14提供冲蚀液体介质，固体存放器6为混合室14提供冲蚀固体介质；控压机9为固体介质提供动力进入至混合室14中的同时，为混合室14内混合后的固液气三相冲蚀介质提供进入盛放槽28冲蚀的动力。

将实验试样放入盛放槽28，然后通过第一螺栓25卡死实验试样，然后将支架30转动到想要的冲蚀角度，拧紧第二螺帽29来固定支架30和底座33之间的角度，以达到调节冲蚀角度的目的；然后用混合室14中混合的固液气三相混合冲蚀介质对实验试样进行冲蚀测试实验。

第二种：工作时，气体供应单元1为混合室14提供冲蚀气体介质，固体存放器6为混合室14提供冲蚀固体介质；控压机9为固体介质提供动力进入至混合室14中的同时，为混合室14内混合后的固气两相冲蚀介质提供进入盛放槽28冲蚀的动力。

将实验试样放入盛放槽28，然后通过第一螺栓25卡死实验试样，同时在盛放槽28中添加冲蚀液体介质以满足固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损实验的条件。在盛放槽28上安装密封门23避免侵蚀液体在冲蚀实验时溢出。

将支架30转动到想要的冲蚀角度，拧紧第二螺帽29来固定支架30和底座33之间的角度，以达到调节冲蚀角度的目的；然后第二螺纹导管21与进液孔对准，固气混合冲蚀介质能够进入盛放槽28中冲蚀实验试样，盛放槽28提前添加了侵蚀液体介质，这样就实现了固液气三相耦合环境下的冲蚀磨损测试。

本发明能解决固气两相型高温冲蚀磨损实验设备不能在固液气三相耦合环境下进行冲蚀磨损实验的缺陷，能更好的、更准确的模拟材料在现实工程应用过程中所受的侵蚀。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。