Stan badań nad niszczeniem kawitacyjnym stopów metali i ich ochroną przed tym procesem.

• Autorzy: Hucińska J. , Głowacka M.

Warianty tytułu

EN

State of studies on cavitation erosion of metal alloys and their protection against this process.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule przedstawiono zarys prac prowadzonych od lat 60 w dziedzinie niszczenia kawitacyjnego materiałów metalowych poświęconych: modelowaniu zjawiska w warunkach laboratoryjnych, dynamice zanikających pęcherzyków kawitacyjnych, charakterystyce kinetyki i mechanizmu niszczenia, poszukiwaniu kryteriów odporności materiałów na działanie kawitacji oraz zależności między odpornością na erozję kawitacyjną a właściwościami materiałów. Przedstawiono przykłady mikroskopowej oceny postępu niszczenia, przydatnej w prognozowaniu reakcji materiałów na atak kawitacji. Rozważano praktyczne możliwości doboru materiałów na elementy konstrukcji i urządzeń pracujących w warunkach kawitacji oraz sposoby poprawiania ich odporności na erozję kawitacyjną.

EN

In the present paper an outline of work that has been performed since the 60-s in the area of cavitation damage of metallic materials is shown. Attention has been devoted to the modelling of the phenomenon in laboratory conditions, the dynamics of collapsing cavitation bubbles, the characteristic of erosion kinetics and the mechanism, the investigations on cavitation resistance criteria and the correlation between the cavitation erosion resistance and the material properties. Some examples of microscopic studies of the cavitation erosion progress in metallic materials useful for predicting the response of materials under cavitation attack have been shown. Practical possibilities of material selection for elements of machines and facilities in cavitation conditions, as well as methods of improving their cavitation erosion resistance have been considered.

Słowa kluczowe

PL

niszczenie kawitacyjne; stop metali; odporność na erozję kawitacyjną; modelowanie; kinetyka niszczenia; mechanizm niszczenia

EN

cavitation erosion; metal alloys; erosion resistance; modelling; erosion kinetics; erosion mechanism

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2001
• Tom: R. XXII, nr 2
• Strony: 79--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys.

Twórcy

autor

Hucińska J.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej

autor

Głowacka M.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny

Bibliografia

• [1] Knapp R. T., Daily J. W., Hammitt F. G.: Cavitation, ed. McGraw-Hill Book Company, New York 1970
• [2] Rayleigh, Lord: On the pressure developed in a liquid during the collapse of a spherical cavity, Philosophical Magazine (6), 34, 1917, pp. 94-98
• [3] Steller J., Bugała B.: Wyniki międzynarodowego testu erozyjnego a nowa koncepcja odporności kawitacyjnej materiałów, I Krajowa Konferencja Inżyniera Materiałowa ’96, Gdańsk 1996, s. 277-285
• [4] Steller K., Krzysztofowicz T.: Metody testowania materiałów narażonych na działanie kawitacji, Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, nr 152/1072/82, Gdańsk 1982
• [5] Annual Book of ASTM Standards, ASTM G-32-92 Standard Method of Vibratory Cavitation Erosion Test, vol. 03.02, ASTM, Philadelphia PA, 1996, pp. 97-110
• [6] PN-86/H-04427 Erozja kawitacyjna. Badanie odporności materiałów metodą wibracyjną
• [7] Ackert J.: Experimentelle und theoretische Untersuchungen uber Holhraumbildung (Kavitation) in Wasser, Technische Mechanik und Thermodynamik, 1, 1930
• [8] Knapp R. T.: Recent investigation of the mechanics of cavitation and cavitation damage, Transactions of the ASME, 77, 1955, 7, pp. 1045-1054
• [9] Ivany R. D.: Collapse of a cavitation buble in viscous, compressible liquid – Numerical and experimental analysis, University of Michigan, Department of Nuclear Engineering Technical Report No. 15, April 1965
• [10] Hickling R., Plesset M. S.: The collapse of a spherical cavity in a compressible liquid, California Institute of Technology, Report No. 85-24, Pasadena, California, 1963
• [11] Naude C. F., Ellis A. T.: On the mechanism of cavitation damage by non-hemispherical cavities collapsing in contact with a solid boundary, Transactions of the ASME, Journal of Basic Engineering. Series D, 83, 1961, pp. 648-656
• [12] Vyas B., Preece C. M.: Stress produced in a solid by cavitation, Journal of Applied Physics, 47, 1976, 12, pp. 5133-5138
• [13] Plesset M. S., Devine R. E.: Effect of exposure time on cavitation damage, Journal of Basic Engineering, Trans. ASME, Series D, 88, 4, 1966, pp. 691-705
• [14] Hobbs J. M.: Experience with a 20-kc cavitation erosion test, in Erosion by Cavitation or Impingement, ASTM STP 408, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1967, pp. 159-185
• [15] Heymann F. J.: Toward quantitative prediction of liquid impact erosion, ASTM STP 474, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1970, p. 212-243
• [16] Feller H.G., Kharrazi Y.: Cavitation erosion of metals and alloys, Wear, 93, 1984, pp. 249-260
• [17] Varga J., Sebesty’en G.: Experimental investigation of cavitation erosion in the incubation period. La Houille Blanche, 21, 8, 1966, pp. 911-916
• [18] Głowacka M., Hucińska J.: Ocena niszczenia kawitacyjnego nateriałów metalowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Mechanika XL, 332, 1981, s. 11-18
• [19] Hobbs J. M., Laird A., Brunton W. C.: Laboratory Evaluation of ;the Vibratory Cavitation Erosion Test, NEL Report No. 271, East Kilbride, Glasgow, National Engineering Laboratory, 1967
• [20] Garcia R., Hammitt F. G., Nystrom R. E.: Comprehensive cavitation damage data for water, mercury, and lead-bismuth alloy including correlations with material and fluid properties, ORA Technical Report No. 05031-4-T, Department of Nuclear Engineering, The University of Michigan, 1966
• [21] Thiruvengadam A., Waring S.: Mechanical properties of metals and their cavitation-damage resistance, Journal of Ship Research, 10, 1966, 3, pp. 1-9
• [22] Garcia R., Hammitt F. G.; Cavitation damage and correlations with material and fluid properties, Transactions of the ASME, Journal af Basic Engineering, Series D, 89, 1967, pp. 753-763
• [23] Tichler J. W., van den Elsen J. B., de Gee A. W. J.: Resistance against cavitation erosion of 14 chromium steels. Transactions of the ASME, Journal of Lubrication Technology, Series F, 92,1970, pp. 220-226
• [24] Gould G.C.: Some observations on erosion by cavitation and impingement, ASTM STP 474, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1970, p. 182-211
• [25] Hobbs J. M., Laird A.: Comparative erosion tests on ferrous materials. Part II: Vibratory cavitation tests, NEL Report No. 495, East Kilbride, Glasgow, National Engineering Laboratory, 1971
• [26] Hobbs J. M., Laird A.: Comparative erosion tests on non-ferrous materials. Part II; Vibratory cavitation tests, NEL Report No. 496, East Kilbride, Glasgow, National Engineering Laboratory, 1971
• [27] Rao B. C. S., Buckley D. H.: Deformation and erosion of f.c.c. metals and alloys under cavitation attack, Materials Science and Engineering, 67, 1984, pp. 55-67
• [28] Wade E. H. R., Preece C. M.: Cavitation erosion of iron and steel, Metallurgical Transactions A, 9A, 1978, pp. 1299-1310
• [29] Hucińska J., Głowacka M.: Niszczenie kawitacyjne stopów żelaza, Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Mechanika XL, Nr 332, 1981, s. 21-32
• [30] Wade E. H. R., Preece C. M.: Cavitation erosion of age-hardenable aluminium alloys, Metallurgical Transactions A, 9A, 1978, pp. 299-307
• [31] Woodford D. A., Beattie H. J.: A deformation-induced phase transformation involving a four-layer stacking sequence in a Co-Fe alloy, Metallurgical Transactions, 2, 1971, pp. 3233-3235
• [32] Tasak E.: Powierzchniowe zniszczenie i zmiany struktury metali wywołane kawitacyjnym oddziaływaniem cieczy. Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 1974 (praca doktorska)
• [33] Woodford D. A.: Cavitation-erosion-induced phase transformations in alloys, Metallurgical Transactions, 3,1972, pp. 1137-1145
• [34] Hucińska J., Głowacka M.: Some effects of microstructure on the cavitation-erosion behaviour of bearing alloys, 3rd International Tribology Congress, Warszawa 1981, vol. IIA, pp. 75-90.
• [35] Hucińska J., Głowacka M.: Erozja kawitacyjna miedzi i jej stopów, Konferencja Mechanika 99, Nauka i praktyka. Politechnika Gdańska, Gdańsk 1999, tom 2, s. 108-113
• [36] Akhtar A., Salvi R., Sikka V. K.: Cavitation erosion of NiAl, Metallurgical and Materials Transactions A, 30A, 199 pp 335-343
• [37] Sawka W., Gierek A., Zysk S.: Dobór materiałów na wirniki pomp wodnych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, nr 52, Mechanika z. 11, Politechnika Śląska, Katowice 1962
• [38] Głowacka M.: Próba określenia kryteriów odporności kawitacyjną materiałów metalowych. Politechnika Gdańska, Gdańsk 1977 (praca doktorska)
• [39] Hucińska J.: Erozja kawitacyjna w świetle struktury materiałów metalowych, Politechnika Gdańska, Gdańsk 1977 (praca doktorska)
• [40] Heleniak S., Jaroszkowski R., Kuciel W., Rokita R.: Bank danych o warunkach, uszkodzeniach i naprawach pokawitacyjnych w krajowych elektrowniach wodnych średniej i dużej mocy – stan do grudnia 1992. ZPBE ENERGOPOMIAR, Gdańsk 1992
• [41] Krzysztofowicz T., Steller J.: Naprawy pokawitacyjne elementów hydraulicznych maszyn wirnikowych przy użyciu elektrod chromowo-manganowych i chromowo-kobaltowych nowej generacji. Krajowa Konferencja „Dobór i eksploatacja materiałów inżynierskich”, Jurata 1997, s. 273-282
• [42] Preece C. M., Kaufmann E. N.: The effect of boron implantation on the cavitation erosion resistance of copper and nickel, Corrosion Science, 22, 1982, pp. 267-281
• [43] Hucińska J., Podgórski A., Gawlik G., Jagielski J.: Badania erozji kawitacyjnej miedzi i brązów implantowanych jonami boru. Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Mechanika L, Nr 391, s. 17-22
• [44] Gireń B. G., Szkodo M., Cenian A.: Cavitation resistance of 45 and 2Cr13 steels with laser deposited AlNi + SiC coatings. International Conference on Environmental Degradation of Engineering Materials, Gdańsk-Jurata 1999, pp. 105-112