01. 前言概述 

高铝砖在使用过程中的损毁有很多，其中高温熔液的冲蚀是关键因素之一，本文通过试验分析，研究冲蚀速度与高铝砖体积磨损率的关系。

02. 冲蚀速度与体积磨损率 

图1为高铝砖原始成型面、内部切面分别在4m/s、6m/s、8m/s的冲蚀速度下进行试验后的体积冲蚀率测试结果。在4m/s、6m/s、8m/s冲蚀速度时，高铝砖原始成型面、内切面体积磨损率分别为0.034 mm3/g和0.020 mm3/g、0.097 mm3/g 和 0.054 mm3/g 、 0.136 mm3/g 和 0.097 mm3/g 。它们的体积磨损率均随冲蚀速度的增大而增大，且内部切面的体积磨损率小于原始成型面。 

在研究高铝砖冲蚀速度与体积磨损率的关系时，依然选取45°的冲蚀角度和4min的冲蚀时间。通过观察图1可以看出，当冲蚀速度只有4m/s时，高铝砖体积磨损率很小，这主要是因为磨粒速度小，所具备的沿靶材法向速度就小，导致与靶材接触的尖角冲击应力小，但是只要超过靶材临界冲蚀速度则会发生体积损失。

与高铝浇注料预制件同冲蚀速度时，高铝砖的体积磨损率均大于高铝浇注料预制件，这和高铝砖的骨料粒度有很大关系，本实验的高铝浇注料预制件骨料临界粒度为8mm，但高铝砖骨料临界粒度为3mm，因此其体积磨损率大于高铝浇注料预制件。

观察发现，对于高铝砖内部切面来说，其体积冲蚀率增大频率保持某一恒定数值，并没有骤然增大或者骤然减小，但是对于高铝砖内部切面则不同，其体积冲蚀率在6m/s时增大速率变快，但是到了8m/s时则又稳定到和内部切面相同的速率而增大。

这可能的原因是，当冲蚀速度达到6m/s时，其原始成型面在4min的冲蚀时间下已经达到了很剧烈的程度，基质部分可能已经被冲蚀完成，骨料开始萌生裂纹并扩展，因此体积损失很大，但是当冲蚀速度达到8m/s时，基质部分由于受到高速粒子的冲击而很快剥落，耐磨性更好的骨料很快成为抵抗冲蚀的介质，因此高铝砖在更高的冲蚀速度下体积磨损率的增长率并没有6m/s时增长快。

对比图1中不同测试面的体积磨损率也可以看出，高铝砖内部切面的体积磨损率在不同冲蚀速度下均小于原始成型面，且内部切面体积磨损率增长率较为稳定，但原始成型面体积磨损率在6m/s时增长率最大，之后逐渐减少，当冲蚀速度达到8m/s时与靶材内部切面基本相同。这主要和靶材的显微结构与粒度分布有关，也与磨粒自身的冲蚀速度有关。 

图1速度变化与高铝砖体积磨损率的关系 

( 冲蚀时间：4min，冲蚀角度：45°，给料速度：1kg/min )

03. 前言概述 

图2为高铝砖原始成型面和内部切面在4m/s、8m/s冲蚀速度下的冲蚀形貌图。 

由图2(a)可以看出，对于高铝砖原始成型面，在4m/s的冲蚀速度下，由于冲蚀速度小，粒子所具有的冲蚀动能不足，测试面上的基质部分并没有被大面积破坏，有很多地方还具有完整的形貌，连接成片，由于基质的保护作用，骨料并未裸露。

对于图2(c)，当磨粒冲蚀速度达到8m/s时，观察到测试面上基质与细粉部分由于冲蚀作用而大面积脱落，骨料裸露程度更大，成为抵抗冲蚀的主要受体，但是骨料上并没有出现明显的裂纹，只是由于冲蚀作用而使骨料最外层表面形成坑点的不平整状态。 

图2高铝砖内外测试面分别在 4 m/s、8 m/s 下的冲蚀形貌 

(a-4m/s 外表面;b-4m/s 内表面;c-8m/s 外表面;d-8m/s 内表面) 

由图2(b)可以看出，对于高铝砖内部切面，在4m/s的冲蚀速度下，抵抗磨粒冲蚀作用的主体是内部切面的骨料，但是由于冲蚀速度小，骨料并没有产生严重破坏，且形貌完整，没有微裂纹的产生和扩展迹象。观察2(d)可以发现，当磨料冲蚀速度达到8m/s时，由于磨料颗粒的不规则性，骨料间隙的基质已被冲刷完成，骨料基本完全裸露，除骨料最外层表面由于磨料的冲蚀而产生坑点导致体积损失外，骨料表面已产生不规则的横向裂纹，这些横向裂纹的产生就是靶材体积损失的关键，随着冲蚀时间的进一步增加，并伴随径向裂纹的产生，靶材骨料产生层状脱落。  

04. 结论 

通过对比高铝砖相同实验条件下原始成型面与内部切面的形貌图可以看出，原始成型面最开始收到冲蚀作用的是外表面耐磨性差的基质，当冲蚀速度很小时，基质部分被破坏的程度也是十分有限的，但是在冲蚀速度达到一定数值后，基质部分磨损速度加快，冲蚀很快进入到骨料内部，这反应在图上就是原始成面在高冲蚀速度时体积冲蚀率增长速度突然加快。

但是对于高铝砖内部切面，其抵抗冲蚀作用的直接是耐磨性强的骨料部分，体积流失主要是靠裂纹的产生与扩展，冲蚀速度很小时，不足以引发靶材裂纹出现，但是当冲蚀速度增大到一定程度，随着冲蚀的进行，骨料表面产生横向裂纹，并伴随着骨料颗粒的剥落。反应在图上则表现为体积磨损率随着冲蚀速度的增大而增大，且增长率有增大的趋势。