摘 要

柴油机气缸套空蚀是船舶柴油机失效的主要形式之一。完成克服对柴油机气缸套抗空蚀的研究可以大大的提升气缸套的使用寿命，对船舶柴油机经济性的保障和更加稳定可靠的工作有着重要的意义。柴油机气缸套的空蚀产生主要是由机体的高频振动以及冷却水的高压冲击而形成的。本文阐述了柴油机气缸套空蚀产生的机理、部位及特点、影响因素、空蚀的防护以及一些材料的耐空蚀的性能。并通过用超音速火焰喷涂（HVOF）完成相关工艺的准备和制备。采用超声振动空蚀装置研究不同的结构涂层在质量分数为3.5%NaCl的溶液中的抗空蚀性能，探讨涂层的空蚀机理，以及不同结构涂层的抗空蚀的性能。结果表明：三种不同的WC基涂层中，使用超音速火焰喷涂制备的微米涂层和微纳米涂层的抗空蚀性能比纳米涂层的抗空蚀性能更高，可以用于柴油机气缸套中，增加柴油机气缸套的抗空蚀性能，达到提高气缸套的使用寿命。

关键词：缸套，空蚀，WC基涂层，制备工艺，HVOF

Abstract

Cavitation erosion of diesel engine cylinder liner is one of the main forms of failure of marine diesel engine. The research on the anti cavitation of diesel engine cylinder liner can greatly improve the service life of the cylinder liner, which is of great significance to the protection of the marine diesel engine and the more stable and reliable work. Cavitation erosion of diesel engine cylinder liner is mainly formed by the high frequency vibration of the body and the impact of the cooling water. In this paper, the mechanism, position and characteristics, influence factors, corrosion protection and corrosion resistance of the cylinder liner of diesel engine are described. Preparation and preparation of related processes by using HVOF. The cavitation erosion resistance of different structure coatings in 3.5%NaCl solution was studied by means of ultrasonic vibration cavitation device. The cavitation erosion mechanism of the coating was discussed, and the corrosion resistance of the coating was also studied. The results showed that the three different WC based coatings, using a supersonic flame spraying micron coating preparation and micro nano coating anti cavitation performance than the cavitation erosion resistance of nano coating is higher can used in diesel engine cylinder sleeve, increase diesel engine cylinder liner cavitation erosion resistance, to improve the service life of the cylinder sleeve.

Key word：Cylinder Liner, Cavitation Erosion, WC Based Coating, Preparation Technology, HVOF

目 录

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 空蚀的研究现状 1

1.2.1 国内外柴油机气缸套抗空蚀的现状及进展 1

1.3 研究的目的及主要研究内容 2

1.3.1 研究目的 2

1.3.2 主要研究内容 3

第二章 空蚀研究的理论分析 4

2.1 柴油机气缸套空蚀的机理 4

2.2 柴油机气缸套空蚀的部位及特点 5

2.3 空蚀的损害和防护 5

2.4 空蚀的影响因素 7

2.5 材料的耐空蚀性能 7

2.6提高柴油机气缸套抗空蚀的方法 8

第3章 WC基涂层的制备 10

3.1WC基涂层的制备工艺 10

3.1.1 化学方法 10

3.1.2 物理方法 11

3.1.3 热喷涂 12

3.2 超音速火焰喷涂技术的现状和发展 13

3.3 准备WC基涂层的制备材料 14

3.4WC基涂层的制备研究 14

第4章WC基涂层的抗空蚀性能研究 15

4.1 抗空蚀性能研究的试验装置及设备 15

4.2有关抗空蚀试验的准备 15

4.3抗空蚀试验 15

4.4抗空蚀试验的试验结果及初步结论 16

4.4.1 试样数据的表格及曲线图 16

4.4.2 试样的表面形貌显微图 22

4.5抗空蚀试验的结果分析 26

第五章 结论与展望 28

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1 概述

随着人类科学技术的发展，所懂得的知识越来越多，人们也渐渐的不满足，追求更高要求，更高的利益和发展，在机械产品和设备高速发展的当下，人们开始将机械设备向着高效、高强度、精准、便携以及自动化的方向发展。设备的结构愈是复杂，对设备的工作性能的要求则愈高。为使产品更高效的工作，则必须保证设备具有良好的静动态特性。在船舶柴油机方面的研究亦是如此，由于各种材料等的负载问题，使得相关的机械设备及零件产生了相当大的损害，其中气缸套的空蚀就是非常严重的一个问题^[1]。到现在为止，这依然是一个没有很好解决的问题。在柴油机没有得到高速发展的时候，气缸套的空蚀情况并不突出严重。但是随着科学技术的发展，功率越来越高的情况下，气缸套承受的压力也越来越大，所受到的空蚀问题也越来越突出，受到人们的关注。气缸套的空蚀问题，甚至包括一些其他的空蚀已经成为了影响柴油机正常运行的重要问题，极大的影响了柴油机的工作性能和稳定性及持续性，并且柴油机气缸套的使用寿命也因为空蚀大打折扣。

正常柴油机气缸套的使用寿命因为空蚀的影响，大大的缩短，有的甚至缩短到正常寿命的十几分之一，而影响比较小的，也要缩短至近一半的寿命，可见气缸套的空蚀问题已经多么的严重。而且，为了检查气缸套是否受到了空蚀的损害，经常需要进行吊缸或拔缸，这也增加了工人的劳动量和劳动强度。因此，通过一些实验对柴油机气缸套的抗空蚀进行研究，结合空蚀的机理合理理论分析，研究如何可以进一步的防止空蚀抵抗空蚀，甚至的杜绝空蚀，是一个很有必要的研究。通过超音速火焰喷涂制备不同结构的WC基涂层，并对之进行试验分析，研究不同的材料的耐空蚀性能，寻找更好的方法或材料来提高耐空蚀的性能，这会是一个非常具有实际意义的的试验研究^[2-4]。

1.2 空蚀的研究现状

1.2.1 国内外柴油机气缸套抗空蚀的现状及进展

由柴油机气缸套空蚀所引起的故障，给柴油机的维修带来了诸多的不便。而且柴油机气缸套的加工精度较高，造价不菲，所以气缸套的空蚀会造成很大的经济损失，因此国内外的研究者都对其非常的重视，予以很大的关注。