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铜及铜合金具有良好的耐海水腐蚀性能,溶入水的铜离子有杀菌作用,可防止海洋生物污损,在船舶用材料上得到了广泛的运用。船舶用螺旋桨的服役环境是固、液、气同时存在的一个复杂多相流体系,空蚀与冲蚀交互作用是造成其失效的主要原因。目前对于多相流作用下空蚀与冲蚀交互作用研究,主要集中在不锈钢、低合金钢、高锰钢,而对于铜合金的空蚀与冲蚀交互作用鲜有报道,且对于在螺旋桨失效过程中起主要作用冲蚀行为过程研究较少。本文选取了在国内外船舶螺旋桨应用最多的锡黄铜和铝青铜作为研究对象,基于螺旋桨的运行工况,探讨了铜合金的空蚀与冲蚀交互作用及冲蚀行为机理,并考察了铜合金失效的影响因素及影响规律,经一系列的实验研究得到的主要结论如下:(1)铜合金失效是由空蚀与冲蚀共同作用造成的。在空蚀与冲蚀交互作用过程中,由于空蚀作用区域的限制,冲蚀破坏在材料流失过程中起到主要作用。交互作用失重随含沙量的增加而增大。(2)锡黄铜在空蚀作用下,材料呈块状脱落;在冲蚀作用下,表面呈长程犁沟状;经空蚀与冲蚀交互作用后,表面呈无明显方向性的短程犁沟状、鱼鳞状凹坑,裂纹首先出现在α/β相界上,表面有明显的加工硬化,越靠近空蚀源加工硬化现象越明显。(3)在冲蚀过程中,将沙粒对表面的冲击力分为相对于试样表面的垂直分力和水平分力。水平分力切屑表层,使表层材料脱落或产生凸起唇片;在垂直分力的作用下,凸起的唇片被锻打挤压,最终脱落,冲蚀以切削磨损为主。(4)冲蚀作用下,两种铜合金失重呈线性增加;铝青铜的冲蚀失重小于锡黄铜;冲蚀后表面呈与水流方向一致的犁沟状;在腐蚀环境中冲蚀破坏仍是力学切削作用占主导地位,腐蚀与冲刷相互促进。(5)两种铜合金冲蚀失重随转速和沙粒粒径增大而增加;当冲蚀角度小于30°时,冲蚀失重随角度的增大而增加,冲蚀行为机制以切削磨损为主;冲蚀角为30°时,冲蚀失重达到最大值;当冲蚀角度大于30°时,冲蚀失重反而减小,冲蚀行为机制以局部塑性变形为主。