《抑制空蝕破壞的材料表面電子結構研究》是依託北方工業大學，由劉峰斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：抑制空蝕破壞的材料表面電子結構研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉峰斌
- 依託單位：北方工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空蝕是極具破壞性的水力現象，是水輪發電機組、船用螺旋槳等高速流體機械損壞的主要原因，嚴重威脅著工程的安全。鑒於空蝕過程的複雜性，空蝕破壞機理的研究一直是一個難點問題，至今沒有得到突破，這也直接限制了空蝕抑制技術的發展。在空蝕過程中，溶液中存在的微顆粒起到空泡載體的作用，因此，在近壁面固/液界面與顆粒的作用對空蝕具有重要影響。然而，目前對於固/液界面與顆粒的微觀作用的研究還處於空白。我們的初步研究結果表明，固體材料表面電子結構對固/液界面結構具有較大影響，而不同的固/液界面會與微顆粒發生不同的相互作用。因此，從材料表面電子結構研究入手，系統分析固/液界面雙電層結構，闡明固/液界面與微顆粒的作用規律，揭示材料空蝕破壞機理是可行的。基於探明的空蝕機理，藉助電化學吸附工藝改變材料表面的電子結構，驗證所獲得機理的正確性。研究結果對開發基於表面電子結構的空蝕抑制技術具有重要理論指導意義。
結題摘要
空蝕的發生與固體表面電子結構以及微顆粒的作用密切相關。空蝕發生機理的研究有助於促進空蝕抑制技術的發展。項目利用理論計算和實驗分析方法，對固體表面電子結構、固液界面雙電層結構、微顆粒的作用以及空蝕發生、發展機制進行了研究，對利用表面電子結構抑制空蝕破壞進行了實驗驗證。具體成果如下：（1）獲得了固體表面電子結構對空蝕的影響規律：固體表面呈現正的電子親和勢比表面呈現負的電子親和勢具有更好的抗空蝕性能；（2）闡明了不同表面電子結構的空蝕破壞機理：正電性固體電極具有更寬的電化學視窗，在視窗範圍內，電極具有較大的空間電荷層電容和電阻。另外，電負性高的表面電極電位高，表面呈現親水性。這些性質有利於提高固體表面抗空蝕性能；（3）明確了空蝕發生、發展以及微顆粒的作用機制：指出微顆粒種類、尺寸以及形貌對空化和空蝕發生具有重要作用，分析了典型工程材料空蝕初生期形貌、組織結構特點以及空蝕發展的規律；（4）開展了通過改變表面電子結構抑制空蝕發生的研究：通過各種非金屬以及金屬元素離子注入工藝改變工程材料表面電子結構，對抑制空蝕破壞具有很好的作用。
