Q235-LZAS系微晶玻璃耐沖蝕磨損梯度涂層的應力分析.pdf

1、金屬基微晶玻璃涂層具有高強度、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)異性能，已成為當前耐磨材料的研究熱點。但微晶玻璃屬于脆性材料，韌性較低，在沖蝕條件下其磨損情況嚴重。本文采用了功能梯度材料的設計理念，通過改變梯度層每層中ZrO2的體積分數，使材料的熱膨脹系數逐層遞減，在表層形成殘余壓應力，從而提高涂層韌性。根據FGM的設計思想，建立了微晶玻璃梯度涂層的物理模型和物性參數模型。
　　殘余熱應力的大小及分布直接影響著該梯度涂層的制備質量。利用有限元商業(yè)軟

2、件ANSYS建立了該梯度涂層的熱應力分析模型。探討了梯度層數、涂層厚度、燒結溫度、冷卻速度等因素對該復合材料體系殘余熱應力的影響。通過數值模擬分析，初步確定了最優(yōu)的涂層設計方案，即梯度層數n=3～5，涂層厚度t=1.0mm～1.5mm。根據有限元模擬結果，采用數據擬合方法，建立了預測該梯度涂層殘余熱應力的數學模型。將有限元模擬結果與實驗測得的殘余應力進行對比，驗證了數值模擬的準確性。
　　接觸應力狀態(tài)對涂層材料表層破壞和整體分層剝

3、落有著重要影響。本文對在Hertz接觸狀態(tài)下微晶玻璃梯度涂層的接觸應力進行了研究。分析了不同層數、層厚對該梯度涂層體系應力分布的影響。結果表明，梯度涂層的表面徑向接觸應力和涂層/基體界面剪應力均隨層數的增大而增大，隨著涂層厚度增大而減小;最大的接觸應力位于接觸中心區(qū)域。
　　利用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA建立了單磨料顆粒沖蝕梯度涂層的有限元模型。分別從沖蝕角度、沖蝕速度、磨料粒徑、沖蝕物顆粒形狀等方面對梯度涂層的沖蝕應力