透平作为一种能量转换装置,正在工业中得到越来越广泛的应用。由于透平运行过程中,高温含尘气体会对透平叶片表面产生不可避免的冲蚀与磨损,不仅破坏气动性能,严重时还可能使构件及设备失效,导致经济性和可靠性均下降。因此,对典型叶片材质进行真实工况下多温度、全冲角和变粒径下的综合冲蚀试验,于积累叶片优选的依据是很有必要的。本文通过对比基材钢(1Cr12Mo、X20Cr13、2Cr12NiMo1W1V、GH738)、C1涂层(喷涂于1Cr12Mo表面)及经钢丸强化的X20Cr13试件在不同温度、不同冲角和不同粒径石英砂颗粒(气固两相稀相)冲蚀下的冲蚀率变化分析,得出以下结果:试件质量损失与冲蚀的砂粒质量近似成线性关系。且在10°~35°冲角范围内冲蚀率最大,80°~90°冲角范围内冲蚀率最小,呈现塑性材质冲蚀特性;不同叶片材质的冲蚀率随温度变化呈现不确定性,其冲蚀率变化规律可能与材质的氧化膜形成温度有关,材质孕育期长短可能与温度、粒径、冲角有关;在本文试验条件下,200℃~300℃时,1Cr12Mo相对于其他三种基材,抗冲蚀性最好,400℃时2Cr12NiMo1W1V与GH738相对其他两种基材抗冲蚀性较好,而500℃时,从整体来看2Cr12NiMo1W1V比GH738抗冲蚀性好;在相同条件下,500目的砂粒对叶片的冲蚀明显小于200目砂粒时的冲蚀;本文述及试验中,可能因工艺条件,喷涂于1Cr12Mo上C1涂层出现局部脱落,未显示明显的抗冲蚀能力;试验表明,X20Cr13材质经钢丸表面强化处理后,虽能强化材质表面硬度,但未提升其抗冲蚀能力。通过扫描电子显微镜(SEM)对典型试件作微观机理分析发现:低冲角下,试件表面的切削痕迹主要是铲削和犁削,冲蚀机理遵循微切削理论;高冲角下,试件表面主要是颗粒冲击产生的挤压唇,冲蚀机理遵循挤压-薄片剥落理论;冲蚀孕育期无失重的原因是材质受冲击变形应变量未达到临界破坏变形应变量,使表面并无磨屑脱落;大颗粒在冲蚀试件表面时由于其动能较大,所转换的热能也较大,使大部分材质都直接从母材表面分离脱落,表面并无残留磨屑;通过观察试件表面形貌证明了热障涂层出现冲蚀率奇高的原因是由于冲蚀过程中出现涂层脱落。