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责编夏雨

校对晓丹图片来源：非晶中国大数据库磨料水射流加工是通过在高压水中高速运动的磨料颗粒冲击工件表面，将材料从表面切除的一种非传统的加工工艺。截至目前，很少有关于锆基非晶合金磨料水射流加工的研究，而磨料水射流加工工艺作为一种“冷态”加工方法，对高温易晶化的非晶合金具有很大的加工潜力。

广东工业大学机电工程学院王军等为揭示磨料水射流加工非晶合金的材料去除机理，基于单颗粒棕刚玉和玻璃珠磨料的冲击试验，探讨了冲击速度和冲击角度对非晶合金去除过程和去除形式的影响；量化分析了冲击参数对去除效率的影响规律。相关研究论文于年5月30日在《机械工程学报》第58卷中网络首发。

研究人员通过分析单个磨料颗粒与非晶合金试样的作用过程，研究磨粒冲击行为和试样对磨粒冲击的响应形式，进而揭示松散磨料对非晶合金的冲蚀机理，为研究磨料水射流加工非晶合金奠定基础。当磨粒冲击动能增大时，非晶合金表面经磨粒冲击后会产生明显的黏性流动，材料发生黏性流动表明材料温度明显升高。在磨粒的高速冲击下，非晶合金受高剪切应力作用，自由体积浓度增加，材料变形阻力降低，剪切带开始传播，出现环状的剪切带滑移，较大程度的剪切带滑移会导致剪切区裂纹的产生。冲蚀过程中剪切裂纹的扩展导致材料发生块状剥落。大多数剥落的材料，仍然与基体材料有连接，而从这些连接的表面形貌可以看出，材料发生了黏性流动。观察两种磨料冲击非晶合金试样表面后形成的冲击痕迹特征发现大量的冲击凹坑和少量的磨粒破碎及嵌入。可以推断凹坑的形成伴随着高速磨粒冲击试样后的反弹行为；而部分磨粒在冲击时，试样对磨粒的反作用力导致其发生破碎；还有一部分磨粒在与试样的作用过程中，其具有的动能几乎完全被转化为试样材料的变形能量，导致磨粒没有残余动能反弹而被试样材料包裹，而嵌入试件表面(图1，图2)。对比两种磨料，在90°和45°冲击下，典型冲击痕迹形貌明显不同，棕刚玉形成不规则凹坑，而玻璃珠形成球状或椭球状凹坑，但在10°冲击角时的典型冲击痕迹特征无明显差距，都是产生犁耕状的狭长划痕，变形的材料沿磨粒冲击方向的两侧流动（图3，图4）。结果表明，非晶合金在磨粒冲击下的响应形式表现为弹性变形、剪切滑移、黏性流动、剪切裂纹和块状剥落，材料去除机理为塑性去除和脆性去除并存；磨粒冲击行为主要为反弹、破碎和嵌入，其中反弹是主要的冲击行为；去除量随着磨粒冲击速度的增加而增加，棕刚玉磨料比玻璃珠磨料具有更高的材料去除能力，且在45°冲击角时去除效率最高。研究结果不仅有利于理解玻璃态金属的冲蚀机理，还为以后研究磨料水射流加工非晶合金奠定了基础。

该项工作得到了国家自然科学基金重点资助项目的支持。

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