激光涂層在多沖載荷下的損傷失效及力學(xué)響應(yīng)研究.pdf

1、工程中廣泛存在著多沖載荷下服役的零構(gòu)件；在多沖這種動(dòng)載應(yīng)力波作用下的零部件大都在多沖的接觸表面出現(xiàn)或引發(fā)各種缺陷并導(dǎo)致早期損傷失效。本研究采用激光熔覆技術(shù)在多沖試樣表面制備新型抗多沖涂層，同時(shí)進(jìn)行激光涂層的多沖實(shí)驗(yàn)與研究，以提高零部件表面抗多沖性能，延長零部件抗多沖服役壽命。利用自制的多沖碰撞試驗(yàn)機(jī)，對(duì)在1Cr18Ni9Ti、45鋼、40Cr基體上激光熔覆鈷基、鎳基以及鐵基合金涂層的試樣進(jìn)行了多沖試驗(yàn)，利用自制內(nèi)窺鏡進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)跟蹤宏觀

2、監(jiān)測，利用TEM-H-600-2、SEM-S-570型電鏡、OLYMPUSGX51F金相顯微鏡等儀器對(duì)激光熔覆涂層進(jìn)行了微觀檢測，分析其多沖損傷失效的原因，并對(duì)其失效影響因素進(jìn)行了綜合研究；采用沖擊動(dòng)力學(xué)理論分析了試樣在多沖下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；及使用有限元軟件對(duì)多沖試樣及典型的閥門零件進(jìn)行力學(xué)響應(yīng)分析。多沖載荷作用下，試樣中的應(yīng)力波隨傳播的長度變化而變化，這種變化呈一種指數(shù)的衰減形式；多沖載荷在試樣中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力波，在全覆蓋涂層試樣的冶金結(jié)

3、合面發(fā)生反射，形成拉伸波；在部分覆蓋涂層試樣的冶金結(jié)合面發(fā)生反射形成拉伸波還是壓縮波則還要由涂層和基體的相對(duì)面積大小決定。試驗(yàn)結(jié)果表明，多沖載荷下涂層試樣的損傷與失效主要發(fā)生在涂層表面，表現(xiàn)有涂層表面疲勞磨損(包括點(diǎn)蝕、剝落和片蝕)、裂紋(包括涂層橫斷裂紋、涂層邊緣裂紋、突變界面裂紋及基體熱影響區(qū)裂紋)、試樣的多沖硬化和軟化。利用有限元建立了在不同載荷水平下、不同涂層-基體配對(duì)情況下、涂層不同覆蓋形式下的力學(xué)模型；分析結(jié)果表明：Fe基涂