風(fēng)沙環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)涂層的沖蝕磨損實驗研究.pdf

1、內(nèi)蒙古中西部地區(qū)是我國北方地區(qū)沙塵暴高活動區(qū)的中心地段，該地區(qū)的橋梁、通信塔和輸電塔架等鋼結(jié)構(gòu)體系表面的涂層受風(fēng)沙沖蝕嚴(yán)重，涂層破壞后，鋼結(jié)構(gòu)表面外露銹蝕，使鋼結(jié)構(gòu)體系的耐久性和安全性下降，給國民經(jīng)濟造成了巨大的損失。本文在分析內(nèi)蒙古中西部地區(qū)風(fēng)沙環(huán)境特征的基礎(chǔ)上，進行了鋼結(jié)構(gòu)涂層性能實驗和理論計算分析，研究了鋼結(jié)構(gòu)涂層的力學(xué)性能、沖蝕磨損性能及摩擦學(xué)性能。本研究是國家自然科學(xué)基金項目《風(fēng)沙環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)涂層侵蝕力學(xué)行為及損傷評價研究》（

2、批準(zhǔn)號：11162011）和內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金項目《風(fēng)沙環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)涂層耐久性劣化機理研究》（批準(zhǔn)號：2009 MS0706）的一部分，具體研究內(nèi)容如下：
　　1.對內(nèi)蒙古中西部地區(qū)沙塵暴氣象及其沖蝕力學(xué)參數(shù)進行了分析?；趦?nèi)蒙古中西部地區(qū)的沙塵氣象資料，分析了中國沙塵暴的移動路徑、內(nèi)蒙古中西部地區(qū)沙塵暴的時空分布特征以及風(fēng)沙的沖蝕力學(xué)參數(shù)（風(fēng)沙流粒子特征、風(fēng)沙流速度和風(fēng)沙流濃度）。
　　2.制備了鋼結(jié)構(gòu)涂層，測定了鋼

3、結(jié)構(gòu)涂層的力學(xué)性能。采用噴涂設(shè)備，制備了鋼結(jié)構(gòu)涂層；采用千分尺測定了鋼結(jié)構(gòu)涂層的厚度；利用測定體積和質(zhì)量的傳統(tǒng)方法計算了涂層的密度；采用鉛筆硬度法測定了涂層的硬度；利用柔韌性測定儀測定了鋼結(jié)構(gòu)涂層的柔韌性；利用附著力等級測定儀測定了鋼結(jié)構(gòu)涂層的附著力等級；采用電子拉力機測定了涂層/基材的結(jié)合強度。
　　3.利用能模擬內(nèi)蒙古中西部地區(qū)風(fēng)沙環(huán)境沖蝕的氣流挾沙噴射法，在不同的沖蝕速度、角度、濃度和時間等風(fēng)沙沖蝕力學(xué)參數(shù)下，進行了風(fēng)沙環(huán)境

4、下鋼結(jié)構(gòu)涂層的沖蝕實驗，研究了鋼結(jié)構(gòu)涂層沖蝕磨損失重量在不同風(fēng)沙沖蝕力學(xué)參數(shù)下的變化規(guī)律，分析其抗沖蝕磨損性能。利用掃描電鏡（SEM）觀測了鋼結(jié)構(gòu)涂層的微觀失效表面，分析其沖蝕損傷機理。
　　4.研究了鋼結(jié)構(gòu)涂層的摩擦學(xué)性能。采用摩擦系數(shù)儀測試了鋼結(jié)構(gòu)涂層的動、靜摩擦系數(shù)；采用摩擦磨損儀測試了鋼結(jié)構(gòu)涂層的耐磨性；評價了鋼結(jié)構(gòu)涂層的摩擦學(xué)性能；運用沖蝕率的摩擦學(xué)定量預(yù)估模型，利用沖蝕實驗結(jié)果，計算了鋼結(jié)構(gòu)涂層的沖擊摩擦系數(shù)，分析了涂