激光熔覆涂層低應力多沖形變機理研究與建模.pdf

1、低應力多沖載荷是工程中比較多見的載荷。在多沖載荷作用下，零部件大都會在其接觸表面出現宏觀可見的變形，并引發(fā)各種缺陷，從而導致零件損傷失效。研究表明，與其它表面強化技術相比，激光熔覆涂層具體更好的抗多沖的性能。因此，本文針對激光熔覆涂層在低應力多沖載荷下的塑性變形進行微觀機理分析，并對其宏觀變形規(guī)律進行建模研究。 利用自制多沖試驗機，對鈷基和鎳基自熔合金涂層試樣進行低應力多沖實驗。為探究導致涂層產生裂紋、凹陷和鐓粗、表面蝕坑、崩落

2、等失效形式的主要原因，即涂層在多沖載荷下的塑性變形，本文對變形前后的涂層進行了金相和掃描電鏡檢測。檢測發(fā)現：①沖擊后試件表層和次表層晶粒有明顯的變形，變形方向在與力軸呈約30?！?5。的方向上；②沖擊后晶界有明顯的破壞現象，晶粒碎化顯著；⑨涂層底部組織變化不明顯。 根據金相和電鏡檢測結果，可以設想在沖擊載荷下，施加在表層和亞表層的塑性應變較大，位錯逐漸被激活，形成滑移帶在擴展過程中遇到晶界的阻礙。由于這種阻礙作用，當沖擊次數達到

3、一定值后，障礙處的位錯塞積到足夠數量，產生的總應力促使晶粒發(fā)生剪切碎化。x射線衍射儀對熔焊層的物相分析說明：激光熔層生成了多種碳化物、硼化物、鉻化物等多元共晶化合物，具有更為復雜的相結構。由此推斷組織中的障礙物為①微觀晶界；②具有高硬度和高屈服強度的碳化物和硼化物。 在涂層顯微組織多沖前后變化現象的基礎上，本文從能量、多次沖擊載荷的動態(tài)響應、溫度、晶體微觀滑移系統(tǒng)、微觀應力分布等方面分析了低應力多沖載荷下涂層變形機理。可歸納為：

4、①能動理論：②多沖載荷動態(tài)響應理論；⑨滑移場理論；④溫升效應，等等。在此基礎上提出了兩種效應，即低應力多沖晶粒碎化效應和低應力多沖類棘輪效應。 對熔覆涂層在低應力多沖載荷下的宏觀變形規(guī)律作初步探討。熔覆涂層試件經刻劃網格后，在自制多沖試驗機上進行實驗，得到涂層試件在一定沖擊次數下不同深度網格的變形量。觀察試驗數據的散點圖發(fā)現：當沖擊次數N一定時，應變率與深度成對數關系；當涂層深度一定時；即在涂層的某一深度，應變率和沖擊次數成指數