激光熔覆梯度涂層低應(yīng)力多碰形變研究.pdf

1、工程領(lǐng)域中，很多重要零構(gòu)件在工作時承受著低應(yīng)力多碰載荷。研究表明，零構(gòu)件受多碰失效的起因可歸結(jié)為材料的塑性變形，且以往的激光熔覆單質(zhì)涂層變形規(guī)律表現(xiàn)出“趨表效應(yīng)”，即形變隨碰撞次數(shù)的增加而減小，而形變程度從涂層到基體由表及里呈衰減趨勢。針對此現(xiàn)象，本文采用激光熔覆方法制備梯度涂層來抵抗減弱這一影響，對其進(jìn)行低應(yīng)力多碰試驗，分析其形變規(guī)律，并在一定假設(shè)條件下建立梯度涂層和基體的應(yīng)變率數(shù)學(xué)模型。
　　 本文設(shè)計以每層涂層Ni含量的梯

2、度變化，采用預(yù)置粉末方式激光熔覆制備了均勻分布梯度涂層和指數(shù)分布梯度涂層。經(jīng)XRD成分分析檢測，所制備的每一層涂層Ni含量與設(shè)計值基本一致。經(jīng)顯微硬度測試，涂層硬度由表及里逐漸降低，呈梯度分布，符合期望。
　　 對兩種試件進(jìn)行坐標(biāo)網(wǎng)格分層，采用分層塑性響應(yīng)方法，在相同的多碰條件下(碰撞應(yīng)力ó=100MPa，碰撞行程ｈ=22mm，碰撞頻率p=2Hz)，對均勻分布梯度試件和指數(shù)分布梯度試件進(jìn)行了多碰試驗，按照既定的實驗步驟間歇的采集

3、了數(shù)據(jù)。分析處理兩類梯度試件的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)梯度涂層受多碰后的變形也符合“趨表效應(yīng)”。但其變形與激光熔覆單質(zhì)涂層相比，變形更小，有明顯抗多碰形變效果。
　　 對比分析多碰前后試件梯度涂層硬度，發(fā)現(xiàn)均勻分布梯度試件存在形變硬化現(xiàn)象，表層硬度差最大，硬化深度與變形深度一致；指數(shù)分布梯度試件靠近表面的三層梯度涂層沒有發(fā)生硬化現(xiàn)象，在靠近基體的第一層涂層和基體結(jié)合面向下2mm段發(fā)生形變硬化。比較多碰前后指數(shù)分布梯度涂層各層的組織變化，在靠近