فرسایش ذرات جامد به عنوان یکی از عوامل آسیب‌زای پیچیده در صنایع مختلف از جمله نیروگاهی، هوافضایی، پتروشیمی و نفت‌وگاز شناخته می‌شود. وجود خوردگی که اغلب اوقات در کنار فرسایش روی می‌دهد، بر پیچیدگی‌های این پدیده می‌افزاید. این رساله به مطالعه‌ی تجربی و عددی فرسایش ذرات جامد در آلیاژ Ti-6Al-4V تحت برخورد ذرات آلومینای گوشه‌دار با قطر نامی 145 میکرون و با در نظر گرفتن اثر خوردگی ناشی از اسید HCL با غلظت 37% پرداخته است. در گام اول، با بررسی اثر تعداد ذرات فرساینده بر نرخ فرسایش آلیاژ، یک حد آستانه‌ای معرفی شد که در آن نرخ فرسایش از تعداد ذرات اصابت‌کننده به سطح مستقل باشد. سپس از طریق تصویربرداری میکروسکوپی از ذرات فرساینده و پردازش تصاویر، توزیع آماری مشخصات هندسی ذرات به دست آمد تا در بازتولید رایانه‌ای هندسه‌ی ذرات مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس تعداد 1521 ذره‌ی گوشه‌دار با در نظر گرفتن هندسه‌ی واقعی آن‌ها شبیه‌سازی شد. دو تکنیک المان محدود (FE) و هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) به کار گرفته شد تا دقت آن‌ها در مطالعه‌ی اثر زاویه‌ی برخورد و سرعت ذرات فرساینده بر نرخ فرسایش مورد ارزیابی قرار گیرد. شبیه‌سازی فرسایش به‌صورت یک مسئله‌ی برخورد در مقیاس میکرو مفروض گردید و در آن از 5 مدل ساختاری ماده استفاده شد تا در مقایسه با نتایج تجربی، دقیق‌ترین مدل استخراج گردد. مطابق نتایج، مدل ساختاری زریلی – آرمسترانگ/ جانسون – کوک (ZA-JC) به عنوان مدل برگزیده به کار گرفته ـ شد تا از طریق توسعه‌ی آن بتوان مطالعه‌ی عددی فرسایش را دنبال نمود. نتایج نشان داد که در دو زاویه‌ی برخوردی 35 و 90 درجه و سه سطح سرعت بین 35 تا 165 متر بر ثانیه، FE عملکرد بهتری در پیش‌بینی فرسایش در سرعت‌های پایین دارد؛ درحالی‌که SPH از نرخ فرسایش در سرعت ذرات بالاتر، تخمین مناسب‌تری ارائه می‌نماید.

 

فرسایش ذرات جامد، ذرات گوشه‌دار با هندسه‌ی واقعی، آلیاژ خورده‌شده، مطالعه‌ی تجربی – عددی، تیتانیوم رده‌ی 5.