溫度與循環(huán)應(yīng)力聯(lián)合作用下碳化鎢涂層失效機(jī)理研究.pdf

1、采用超音速火焰噴涂技術(shù)在718鎳基合金上制備了兩種厚度（0.15mm和0.3mm）WC-17Co涂層，系統(tǒng)研究了WC-17Co涂層試樣在室溫、150℃×6h和300℃×6h環(huán)境中的微觀組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和低周疲勞性能。利用SEM/BSE/等技術(shù)對比分析了涂層表面、截面微觀結(jié)構(gòu)形貌，同時利用X-ray和EDS技術(shù)對涂層的物相和元素含量進(jìn)行了對比分析；采用三點(diǎn)彎曲法測試了涂層的彈性模量，壓痕法測試了涂層的硬度及斷裂韌性，同時采用剝離法對涂層

2、試樣的殘余應(yīng)力沿涂層厚度方向進(jìn)行了測試；最后對鎳基合金/碳化物涂層試樣的環(huán)境低周彎曲疲勞性能進(jìn)行了測試和對比分析，并分析了其疲勞斷口和失效機(jī)理。主要結(jié)論：
　　1）未處理涂層的顯微硬度為1436HV，彈性模量為303.76GPa，斷裂韌性為13.80MPa·m1/2；經(jīng)過150℃×6h熱處理后WC-17Co涂層的顯微硬度為1423HV，彈性模量為291.35GPa，斷裂韌性為13.80MPa·m1/2；經(jīng)過300℃×6h熱處理后涂

3、層顯微硬度為1392HV，彈性模量為271.55GPa，斷裂韌性為13.80MPa·m1/2。
　　2）WC-17Co涂層試樣殘余應(yīng)力測試結(jié)果表明：WC-17Co涂層存在殘余壓應(yīng)力，沿涂層厚度方向呈梯度分布。未處理薄涂層（0.15mm）試樣涂在層表面下大約0.09mm處，壓應(yīng)力最大，達(dá)到161.7MPa，涂層中的殘余應(yīng)力平均值為66.1MPa；經(jīng)過150℃×6h熱處理后涂層中殘余應(yīng)力的平均值為34.1MPa，下降48.4％；經(jīng)過3

4、00℃×6h熱處理后涂層中的殘余應(yīng)力平均值為13.0MPa，降低80.3%。未處理厚涂層（0.3mm）試樣距涂層表面下大約0.24mm，壓應(yīng)力最大，達(dá)到329.8MPa，涂層試樣涂層中的殘余應(yīng)力平均值為134.7MPa；經(jīng)過150℃×6h熱處理后涂層中殘余應(yīng)力的平均值為62.5MPa，降低53.6%；經(jīng)過300℃×6h熱處理后涂層中的殘余應(yīng)力平均值為39.7MPa，降低70.5%。
　　3）疲勞性能測試結(jié)果表明：在室溫小彎曲幅值(

5、A=6mm)時，厚涂層（0.3mm）疲勞性能優(yōu)于薄涂層（0.15mm），在室溫大彎曲幅值（A=8mm）時，薄涂層和厚涂層的疲勞性能都明顯降低；在150℃和300℃等溫環(huán)境中，無論大彎曲幅值還是小彎曲幅值，鎳基合金/碳化物涂層試樣疲勞性能都明顯變差；斷口分析表明，薄涂層（0.15mm）的疲勞源主要在涂層與基體結(jié)合界面缺陷處產(chǎn)生，向兩側(cè)擴(kuò)展導(dǎo)致鎳基合金/碳化物涂層試樣失效；厚涂層（0.3mm）的疲勞主要在涂層表面及附近形成，沿涂層向里擴(kuò)展，