对陶瓷材料冲蚀磨损的研究，一般是针对材料的外表面进行的。而喷嘴的冲蚀磨损主要是内孔表面的磨损，与材料外表面的冲蚀磨损有很大的不同，磨料颗粒在喷嘴中运动十分复杂，目前，国内外对陶瓷喷嘴、螺旋喷嘴冲蚀磨损的研究报道不多。
Hashisht在研究磨料水射流加工设备中使用喷嘴的磨损特性（喷嘴内经：0.8-1.5mm，长度：50-100mm,磨料供给量：200-1500g/min,磨料速率;700m/s时指出，在喷嘴入口至大约长度1/3处为随即冲蚀磨损区，冲蚀角的变化范围较大，在喷嘴1/3以上区域，磨料颗粒沿平行内壁的方向运动，磨损的形式为磨粒磨损或微切削模式。Madhusarathi等通过对磨料水射喷嘴的系统研究，得到了计算喷嘴磨损率的经验公式，该公式中包含了影响喷嘴磨蚀的喷嘴几何参数（如喷嘴的长度，入口角度，内经等）和实验系统参数（如磨料流速，水压等）。Shipway等在研究气流磨料喷射加工用喷嘴的磨损时，指出喷嘴的几何形状和内壁粗糙度皆可影响喷嘴的冲蚀磨损率。
国内学者邓健新教授等对陶瓷喷嘴的冲蚀磨损特性以及其机理进行了较系统的研究。研究发现，陶瓷喷嘴在工作过程中，磨料颗粒对其入口端面和内经具有冲蚀作用，喷嘴的主要失效形式是冲蚀磨蚀，冲蚀磨损率的大小与喷嘴材料，磨料颗粒，冲蚀速度，冲蚀角度等密切相关，对与脆性材料，最小冲蚀磨损率出现在高角（约90度）冲蚀情况下，对与脆性材料，最小冲蚀磨损率出现在低角（20-30度）冲蚀角处。研究喷嘴的冲蚀过程于以往对材料的冲蚀磨损研究向存在明显的不同，主要表现在：1、喷嘴工作时，其入口端面所受冲击的冲蚀角接近90度，属于高角冲蚀，而内壁所承受的是低角冲蚀，喷嘴的不同部位同时受到不同角度的冲蚀。2、一般在研究冲蚀速度对冲蚀磨损的影响时，降速度固定为某一值，而磨料颗粒在喷嘴内部是一个加速对冲蚀磨损的影响时，将速度固定为某一值，而磨料颗粒在喷嘴内部是一个加速的过程，冲蚀速度是变量。3、喷嘴入口端面至喷嘴长度约1/3处冲蚀磨损严重，而中间区域磨损较轻，出口处的磨损较中间区域又有所增加。陶瓷喷嘴的磨损是由多种冲蚀机理并存，复合作用的结果，包括应力疲劳断裂冲蚀，脆性断裂冲蚀和微切削冲蚀等。在给定工况下，喷嘴不同部位受到不同角度的冲蚀，在喷嘴入口，出口部分承受着以高冲蚀角为主的多冲蚀角的冲蚀，其主要冲蚀磨损机理为应力疲劳性断裂，而喷嘴内壁属于低角冲蚀，微切削冲蚀磨损为其主要冲蚀磨损机理。
冲蚀磨损是多相流动介质冲击材料表面而造成的，是材料表面受到较小的流动颗粒冲击时出现破坏的一种磨损现象。冲蚀磨损机理较为复杂，涉及流体学，动力学，摩擦学，机械学，材料学以及热学等多学科领域。相对于塑性材料冲蚀理论而言，脆性材料冲蚀理论起步较晚。研究发现，这两类材料冲蚀行为明显不同；塑性材料在低角时失重较大，而脆性材料在高角时失重较大，这种不同正是由于两类材料的冲蚀磨损机理不同造成的。
陶瓷材料由于具有一些列的优越性能，应用范围越来越广，其在抗冲蚀的优点也逐渐显现出来在这方面的研究报告越来越多。20世纪70年代中期随着增韧陶瓷的兴起，有些学者开始重视陶瓷的冲蚀磨损研究。一般而言，陶瓷材料的冲蚀主要有弹塑性和疲劳裂纹扩展引起的破坏两种形式。虽然陶瓷材料的脆性较大，但其中冲蚀最初也发生一定的弹塑性变形，然后引起表面裂纹的形成于疲劳扩展。表面裂纹分径向裂纹，锥状裂纹和横向裂纹三种，其中径向裂纹垂直于冲蚀表面，其扩展长度与材料性质在材料及冲蚀压力有关，通常在塑性变形后形成；锥状裂纹被认为是弹性断裂且发生在材料内部缺陷处；而横向裂纹平行于冲蚀表面，在磨粒反弹过程中由残余塑性变形形成，通常被认为是冲蚀磨损的主要原因。
一般陶瓷材料受冲蚀磨损时的能耗方式主要靠经向裂纹和横向裂纹断裂的便面能。陶瓷材料唉受冲蚀时通过迅速增加断裂表面，来消耗冲击能，结果使材料表面径向裂纹和横向裂纹迅速发展，造成材料的迅速流失，尤其尤其在高角冲蚀时冲蚀磨损率较大。有些学者的研究表明，同一材料在不同冲蚀角下的冲蚀机制是不同的，低冲蚀角的冲蚀机制是微切角，而高角冲蚀是疲劳裂纹的扩展。
陶瓷材料与金属材料的主要差异在于其化学键类型不同，而陶瓷以共价键，离子键为主，因而两者的缺陷，位错和相变等各方面各有其独特性，陶瓷具有比金属高的更多的硬度和弹性模量，金属中位错的滑移系统比陶瓷多，因此金属的韧性比陶瓷好得多。金属材料于陶瓷材料相比，冲蚀磨损机理有明显不同，金属表面有明显的塑性冲蚀特征，即冲蚀角为20-30度时冲蚀角率较大，流失方式以微切削为主；而陶瓷和螺旋喷嘴表现出较强的脆性冲蚀特性，及冲蚀角接近90度时冲蚀率最大，以裂纹扩展引起断裂的流失为主。金属的塑性变形能力比较好，充实坑周围出现不叫明显的塑性变形区；陶瓷比较易于开裂，因此要改善陶瓷的抗冲蚀能力，就要着眼于提高材料的综合力学性能，如断裂韧性于硬度的匹配等。 |
