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在工业和社会的各个方面,由于磨损所造成的成本提高已成为一个沉重的负担。多项研究表明在采矿工业中腐蚀和磨损是最先被研究的,这是因为它们在金属质量损失和降低成本方面起着重要的作用。本文来源于铜矿工业的生产实践,铜矿厂选矿磨矿中使用到的湿式球磨机,其衬板在热酸性铜矿浆内受到磨球、矿石及矿浆的冲击腐蚀磨损,使衬板钢材在几个月内失效,造成经济上的巨大损失,对企业安全生产造成负面的影响。为此,本论文模拟铜矿山湿式球磨机衬板的工况条件,研究锰钢材料在铜矿浆中的腐蚀行为及冲击腐蚀磨损行为,为工业生产新型材料的开发提供实验基础,同时丰富腐蚀磨损理论。
本论文的研究对象是四种锰含量依次增加的锰钢材料,采用静态腐蚀试验与动态冲击腐蚀磨损试验相结合的方法,研究锰钢材料在铜矿浆中的耐蚀性及腐蚀磨损行为特征。静态腐蚀试验主要包括静态浸泡腐蚀试验、电位-时间曲线测定试验、极化曲线测定试验,其中静态浸泡腐蚀试验还包括纯腐蚀量测定试验、分段浸泡试验和通氧(氮)浸泡试验;动态冲击腐蚀磨损试验包括冲击腐蚀磨损质量损失总量测定、腐蚀分量测定及纯磨损质量损失量测定试验。
静态试验表明锰钢在热酸性铜矿浆中腐蚀速度主要是铜离子活化极化控制,同时氧腐蚀在动态条件下得到增强。适量增加含锰量可以提高锰钢材料在热酸性铜矿浆中的耐蚀性,但增加到一定程度,则锰含量的增加不再会改变锰钢的耐蚀性,而且提高的程度有限,约在15%左右。目前我国的衬板材料已经在使用高锰钢,因此在设计铜矿用衬板材料时若要提高材料的耐蚀性,可以考虑添加除锰含量以外的其它合金成份。
动态试验表明适当提高锰含量,可使锰钢的耐冲击腐蚀磨损能力提高,但锰钢材料在热酸性铜矿浆中冲击腐蚀磨损质量损失差别不显著,在15%以内;锰钢材料在热酸性铜矿浆中冲击腐蚀磨损质量损失的主要原因是腐蚀对冲击磨损的促进作用,约占总质量损失的70%左右。腐蚀对冲击磨损的促进作用可能是由于腐蚀加速了冲击产生的裂纹发展,致使材料表面剥落。