热喷涂零件界面裂纹扩展行为影响因素研究

摘要

热喷涂技术在提高构件寿命等方面得到了广泛应用,但界面裂纹的存在对零件寿命的影响尤其明显.本工作利用有限元法研究了残余应力、涂层厚度以及初始裂纹长度等因素对界面裂纹扩展的影响.研究结果表明:残余压应力的增加会导致临界载荷的降低,促使裂纹尖端应力相角增大,更易萌生界面裂纹;而残余拉应力的增加会导致临界载荷的升高,促使裂纹尖端应力相角降低,更易萌生垂直于界面的裂纹.此外,厚涂层易产生平行于界面的裂纹,以剪切失效为主导;薄涂层易产生垂直于界面的裂纹,以拉伸失效为主导.初始裂纹长度越长越易出现涂层与基体的剥离,导致涂层的失效.通过三点弯曲实验对不同初始长度的裂纹进行验证,实验结果与有限元模拟结果相近,验证了有限元模拟的正确性,为精确控制热喷涂零件界面的裂纹扩展提供了科学依据和理论基础.