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，同時進(jìn)行激光涂層的多沖實驗與研究，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機，對在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，利用自制內(nèi)窺鏡進(jìn)行在線動態(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，并對其失效影響因素進(jìn)行了綜合研究；采用沖擊動力學(xué)理論分析了試樣在多沖下的動態(tài)響應(yīng)；及使用有限元軟件對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面積大小決定。試驗結(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