织构对超音速火焰喷涂涂层结合强度的影响

摘要

超音速火焰喷涂的WC-Co涂层具有优异的综合性能如孔隙率低、结合强度大、硬度高、耐磨性强等特点，近年来对超音速火焰喷涂研究得到了飞速的发展，取得了丰硕的成果。同样，由于表面织构能够改变基体表面的接触特性如耐磨性、降噪等。具有奇特的表面改性能力，研究织构对涂层结合强度的影响，对于提高界面结合强度、强化涂层防护性能、延长涂层使用寿命具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究内容如下：
　　1.用单点金刚石划痕法在304不锈钢表面划出有规律的微米级沟槽，用超景深显微镜观察划痕表面形貌，观察不同划痕深度，划痕间距形貌区别。
　　2.相比于无织构涂层，采用垂直拉伸法，用有限元模拟了不同参数化微织构对涂层/基体界面上拉应力分布影响。对切口附近应力集中进行有限元分析，为评价涂层与基体的结合性能提供依据。
　　3.在已加工的沟槽表面进行超音速火焰喷涂WC-Co涂层，采用线切割在涂层/基体界面切割成U型切口，在涂层、基体和界面的平行边有相同尺寸的拉块粘结，然后在拉伸试验机上研究不同参数化织构对涂层的抗拉强度。得到涂层破坏时涂层和基体断裂的平均应力及涂层断裂的裂纹断裂扩展路径。
　　研究的结果表明：在拉应力作用下，试样U形切口尖端应力集中明显，促进了高强度涂层/基体界面的脆性断裂，织构在相对合理的参数范围内能提高涂层的结合强度。

目录

声明

第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2涂层结合强度常用的测量方法

1.3涂层结合性能的国内外研究性状

1.4本文的主要研究内容及具体工作

第二章 涂层结合强度的试验及界面断裂裂纹研究

2.1引言

2.2用垂直拉伸法评价织构涂层的结合强度

2.3断裂裂纹扩展的研究

2.4本章小结

第三章 切口应力集中及涂层拉伸应力有限元分析

3.1引言

3.2 U形切口深度的平面应力有限元分析

3.3垂直拉伸法涂层/基体界面应力二维有限元模拟结果与分析

3.4本章小结

第四章表面微织构划痕加工及形貌观察

4.1 引言

4.2划痕加工原理与设备

4.3 实验的方案

4.4参数织构化表面的形貌

4.5 本章小结

第五章 织构涂层结合强度的拉伸实验

5.1引言

5.2试验方案

5.3试样拉伸试验结果

5.4拉伸机理的分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目

一 发表的论文

二 参与的项目