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本论文来源于铜矿工业的生产实践,铜矿山在采用湿式选矿工艺时,湿式球磨机衬板在富含铜离子的弱酸性矿浆中遭受磨球、矿石冲击腐蚀磨损,目前这类设备大部分采用高锰钢制造,寿命普遍只有半年左右,衬板的频繁维修更换不仅给企业造成大量经济损失,而且影响企业的安全生产。本研究工作根据腐蚀磨损交互作用理论,采用质量损失法及电化学研究方法对不同含铬量的铬钢在富含铜离子的弱酸性介质下的纯腐蚀及腐蚀磨损进行测定,研究其腐蚀磨损机理,为开发新的铜矿山湿式球磨机衬板材料提供实验基础,同时丰富腐蚀磨损理论。本论文主要进行了以下几个方面的工作:
1.通过分析国内某大型铜矿山湿式球磨机衬板使用的工况条件,确定试验参数,开展了静态腐蚀试验和动态冲击腐蚀磨损试验。静态试验包括静态浸泡质量损失率测定、电位一时间曲线试验、极化曲线试验等,动态冲击腐蚀磨损试验包括总的冲击腐蚀磨损量测定、冲击腐蚀磨损下的腐蚀分量测定及纯磨损量测定试验。
2.测定静态下的腐蚀质量损失率、电位一时间曲线以及极化曲线,试验后用扫描电子显微镜对试样进行微观形貌观察,研究铬钢在试验介质中的腐蚀机理。试验结果表明:铬钢在富含铜离子的溶液中,浸泡前期的腐蚀机理主要为Cu<2+>去极化活性溶解,随着Cu<2+>的消耗,浸泡后期的腐蚀机理主要为耗氧腐蚀,增加含铬量能提高铬钢的耐腐蚀性能。
3.在配备了电化学测量体系的 MLD-10型冲击腐蚀磨损试验机上研究铬钢在模拟工况条件下的腐蚀磨损总量、纯磨损量、磨损对腐蚀的促进量,结合纯腐蚀量,分析该试验体系中腐蚀与磨损的交互作用,并用扫描电子显微镜观察试样的微观形貌,试验结果显示:造成铬钢材料冲击腐蚀磨损的主要原因是腐蚀磨损的交互作用和纯机械磨损作用,纯腐蚀量占腐蚀磨损总量的比例虽不足2%,但它对磨损的促进量占腐蚀磨损总量的近30%,腐蚀对磨损的促进作用可能是由于腐蚀加速了冲击产生的裂纹扩展,致使材料表面剥落。在保证材料具有足够硬度和冲击韧性的条件下,适当增加含铬量能提高铬钢材料的耐冲击腐蚀磨损性能。