等離子噴涂鎳基A1O冪指數(shù)梯度涂層抗沖擊性能研究.pdf

1、采用等離子噴涂方法在金屬表面制備陶瓷涂層,獲得良好的耐磨、耐腐蝕和耐高溫等性能,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但金屬基體與陶瓷涂層的彈性模量、熱脹系數(shù)等物理特性的差異造成界面匹配不良,涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度差,在交變熱應(yīng)力、疲勞應(yīng)力及沖擊力的作用下易剝落或龜裂,制約了陶瓷涂層的應(yīng)用。使用梯度陶瓷涂層既能利用金屬與陶瓷的優(yōu)點(diǎn),又能解決好陶瓷涂層同金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度低的問(wèn)題,提高涂層的使用性能。
　　本論文設(shè)計(jì)具有冪函數(shù)指數(shù)分布的梯度結(jié)構(gòu),建立鎳基

2、氧化鋁梯度陶瓷涂層沖擊載荷模型,采用有限元方法計(jì)算得出,采用冪指數(shù)p=0.25、厚度為1.5mm、10層中間層的梯度結(jié)構(gòu),能降低氧化鋁表面Mises應(yīng)力,同時(shí)有效減少陶瓷層與基體間應(yīng)力突變,防止陶瓷涂層在沖擊載荷作用下脫落。
　　利用大氣等離子噴涂在45＃鋼表面制備鎳基氧化鋁梯度陶瓷涂層,采用掃描電鏡分析了不同p值梯度涂層的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)行落球沖擊實(shí)驗(yàn),并對(duì)涂層失效形式進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用等離子噴涂方法制備出不同p值結(jié)構(gòu)的梯

3、度陶瓷涂層,通過(guò)對(duì)不同p值涂層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,與設(shè)計(jì)相符,涂層結(jié)構(gòu)緊湊,漸變特征明顯,表現(xiàn)出宏觀的不均勻性和微觀連續(xù)性的分布特征;比較p=0.25、1.0和4.0三種涂層的耐沖擊次數(shù),梯度涂層抗沖擊載荷性能隨冪指數(shù)p值的增大而減小,指數(shù)p=0.25的梯度涂層結(jié)構(gòu)抗沖擊能力最強(qiáng),梯度涂層在一定厚度范圍內(nèi),過(guò)渡層越厚涂層耐沖擊性能越好,與理論分析結(jié)果相符。等離子噴涂鎳基氧化鋁梯度涂層沖擊失效表現(xiàn)為涂層金屬相塑性延展和陶瓷相脆性斷裂,涂層呈現(xiàn)縱