熱噴涂涂層中應(yīng)力研究與分析.pdf

1、近年來(lái)，隨著新工藝和新材料的不斷被開發(fā)和應(yīng)用，熱噴涂涂層正在越來(lái)越多的領(lǐng)域發(fā)揮著耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等作用，極大地提高了零件的使用壽命。但是，熱噴涂過(guò)程中由于涂層與基體之間存在較大的溫度梯度和物理特性差異而造成的殘余應(yīng)力，使涂層容易發(fā)生斷裂、翹曲、分層等失效，嚴(yán)重地影響涂層的使用壽命。因此，熱噴涂涂層中殘余應(yīng)力的研究有著十分重要的意義。 利用有限元方法對(duì)熱噴涂陶瓷/金屬涂層的制備過(guò)程中由于溫度差與材料熱膨脹系數(shù)差異而在涂層內(nèi)部

2、產(chǎn)生的殘余應(yīng)力進(jìn)行了系統(tǒng)的模擬與分析。研究?jī)?nèi)容包括單個(gè)噴涂熔滴由熔點(diǎn)溫度，高速撞擊碳鋼基體表面沉積凝固后殘余應(yīng)力的情況及基體預(yù)熱溫度、熔滴碰撞速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響；雙層涂層中涂層的厚度、加入中間層及其厚度對(duì)殘余應(yīng)力的影響及規(guī)律；梯度涂層中的體積分布指數(shù)、涂層厚度對(duì)殘余應(yīng)力的影響及規(guī)律；基于懸臂梁理論的涂層內(nèi)部應(yīng)力公式的修正。 結(jié)果表明：提高基體的預(yù)熱溫度能夠降低熔滴在基體表面沉積凝固后界面處的應(yīng)力水平，但不能改變應(yīng)力的分布形態(tài)；

3、由于熔滴粒度很小，其碰撞速度對(duì)界面處的應(yīng)力影響不大。陶瓷/金屬雙層涂層由于涂層的熱膨脹系數(shù)要小于基體的熱膨脹系數(shù)，在基體中主要產(chǎn)生徑向拉應(yīng)力而在涂層內(nèi)部主要產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力。界面是最薄弱的區(qū)域，其邊緣處存在較大的應(yīng)力集中，且最大應(yīng)力值隨著涂層厚度的增加而增加。加入一定厚度的中間過(guò)渡層能夠降低涂層內(nèi)部的最大應(yīng)力值。 陶瓷體積分?jǐn)?shù)按f=xm冪指數(shù)形式從純金屬過(guò)渡到純陶瓷的梯度涂層，由于指數(shù)m的增大減小了涂層與基體界面處的物性差異，使基