热喷涂层残余应力的定量测量试验研究

热喷涂层残余应力的定量测量试验研究

论文摘要

近年来,随着新工艺和新材料的不断被开发和应用,热喷涂技术正在越来越多的领域发挥着耐腐蚀、耐磨损、耐高温等作用,大幅度提高了零件的使用寿命。但是,热喷涂层不可避免存在残余应力,而残余应力对于工件的使用性能具有重要的影响,过大的残余应力会造成热喷涂层的开裂、分层和翘曲,造成涂层失效。因此,对热喷涂层的残余应力开展量化研究具有十分重要的意义。本文利用超音速等离子喷涂、超音速火焰喷涂和普通等离子喷涂技术制备了FeCrBSi涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪等先进手段,研究了涂层的微观组织和力学性能。采用云纹干涉测试技术,结合切割法释放涂层残余应力后,对切割面的应力进行测量,获得了沿厚度方向的残余应力分布曲线。采用X射线应力测试仪对涂层表面的应力进行测试,通过理论计算获得了涂层材料的应力常数。采用四点法测量了均匀间隔的涂层的残余应力与云纹干涉法测量结果相对比。另外,研究了不同的热处理温度及时间的处理对超音速等离子喷涂FeCrBSi涂层综合性能的影响。试验结果表明,与其它两种涂层相比,超音速等离子喷涂层具有更好的综合性能。云纹干涉法测得三种喷涂方法制得的涂层内部均是拉应力状态,最大应力出现在涂层表面,随着到涂层顶部距离的增加而逐渐减小,在涂层-基体界面处发生突变。X射线衍射法测得涂层表面的应力结果表明沿试样长度方向应力变化不明显,其测量值与云纹干涉测量结果比较接近。适当的热处理工艺能降低涂层的孔隙率;提高涂层的弹性模量和纳米硬度;释放涂层的残余拉应力。但热处理温度高于600℃或保温时间长于2小时均使涂层的质量下降。本文研究表明,采用云纹干涉法测量涂层残余应力具有很高的可行性及广阔的发展前景;适当热处理处理是改善涂层综合性能的有效方法。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 热喷涂技术发展现状
  • 1.2.1 热喷涂技术的定义及分类
  • 1.2.2 热喷涂技术的发展概况
  • 1.2.3 几种常用热喷涂技术的介绍
  • 1.3 涂层残余应力的研究现状
  • 1.3.1 残余应力的产生原因
  • 1.3.2 几种常用的残余应力测量方法
  • 1.3.3 光学方法在涂层残余应力测量中的应用
  • 1.4 本课题的研究内容
  • 第二章 试验设备及方法
  • 2.1 基体材料及粉末成分
  • 2.1.1 基体材料
  • 2.1.2 粉末成分
  • 2.2 试样的制备及热处理
  • 2.2.1 热喷涂设备
  • 2.2.2 热喷涂工艺参数
  • 2.2.3 热处理设备
  • 2.3 试样组织性能分析设备
  • 2.3.1 涂层组织结构分析设备
  • 2.3.2 物相分析设备
  • 2.3.3 涂层弹性模量及纳米硬度分析设备
  • 2.4 涂层残余应力测量设备
  • 2.4.1 云纹干涉法试验设备
  • 2.4.2 X 射线衍射法试验设备
  • 第三章 热喷涂层的组织及性能研究
  • 3.1 涂层的组织及物相分析比较
  • 3.1.1 涂层的组织结构分析
  • 3.1.2 涂层的物相分析
  • 3.2 涂层的力学性能分析比较
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 云纹干涉法测量涂层的残余应力
  • 4.1 测量原理及试验方法
  • 4.1.1 光栅技术
  • 4.1.2 云纹干涉法的测量原理
  • 4.1.3 试验方法
  • 4.2 涂层残余应力测量结果
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 X 射线衍射法测量涂层的残余应力
  • 5.1 测量原理及试验方法
  • 5.1.1 布拉格方程
  • 5.1.2 X 射线衍射法的测量原理
  • 5.1.3 试验参数的确定
  • 5.2 涂层残余应力测量结果
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 热处理对涂层残余应力及组织性能的影响
  • 6.1 热处理原理及工艺
  • 6.2 热处理对涂层残余应力的影响
  • 6.2.1 不同热处理温度对涂层残余应力的影响
  • 6.2.2 不同热处理时间对涂层残余应力的影响
  • 6.3 热处理对涂层组织性能的影响
  • 6.3.1 不同热处理温度对涂层组织性能的影响
  • 6.3.2 不同热处理时间对涂层组织性能的影响
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 主要结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].基于统计学方法的热喷涂层滚动接触疲劳寿命研究现状[J]. 材料导报 2016(21)
    • [2].表面修复技术——热喷涂层特质探析[J]. 装备制造技术 2010(08)
    • [3].热喷涂层滚动接触疲劳寿命演变规律研究进展[J]. 机械工程学报 2014(08)
    • [4].热喷涂层进行性失效预警研究取得新进展[J]. 中国表面工程 2015(04)
    • [5].预处理对铝合金喷涂层丝状腐蚀性能的影响[J]. 热处理技术与装备 2020(02)
    • [6].提高热喷涂层致密性技术的研究现状及发展方向[J]. 材料保护 2011(08)
    • [7].采用密封材料的热喷涂层的空蚀和电化学特征(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2013(04)
    • [8].新型铝青铜及其喷涂层中Ce元素的作用(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2012(09)
    • [9].镁合金表面冷喷涂层耐蚀性研究[J]. 热加工工艺 2015(22)
    • [10].喷涂层下基体中裂纹缺陷的超声红外识别方法(英文)[J]. 红外与激光工程 2018(S1)
    • [11].亚音速火焰喷涂层与等离子喷涂层耐磨性的对比[J]. 热加工工艺 2008(21)
    • [12].35CrMo钢热喷涂层耐CO_2腐蚀性能研究[J]. 石油矿场机械 2008(07)
    • [13].TiB_2增强Ni/Al冷喷涂层的组织结构[J]. 材料热处理学报 2016(09)
    • [14].低压等离子喷涂厚钨涂层的组织与性能[J]. 材料保护 2013(02)
    • [15].喷涂层磨损寿命试验机的研制及其应用[J]. 工程与试验 2010(04)
    • [16].厚喷涂层在修复轴类中的应用[J]. 山西冶金 2011(05)
    • [17].薄喷涂层技术在底抽巷围岩防风化中的应用[J]. 江西煤炭科技 2020(01)
    • [18].热处理对热喷涂层接触疲劳性能和寿命影响的研究现状[J]. 材料导报 2016(07)
    • [19].热喷涂层的重熔技术及其发展现状[J]. 焊接技术 2016(05)
    • [20].钢管双面环氧喷涂层成形过程热传递数值模拟[J]. 浙江工业大学学报 2020(05)
    • [21].喷涂层接触疲劳失效信号响应试验研究[J]. 装甲兵工程学院学报 2009(05)
    • [22].再制造喷涂层界面结合性能脉冲红外热像评估技术[J]. 中国表面工程 2018(03)
    • [23].重熔处理热喷涂层的研究现状及展望[J]. 材料保护 2018(02)
    • [24].热喷涂层残余应力影响因素的研究[J]. 真空 2016(02)
    • [25].稀土元素对Cu14AlX涂层组织和摩擦性能的影响[J]. 中国表面工程 2012(02)
    • [26].电厂水冷壁换管安装焊缝裂纹原因分析及防治[J]. 焊接技术 2019(05)
    • [27].磷酸盐结合剂对中间包喷涂层性能及微观结构的影响[J]. 耐火与石灰 2009(01)
    • [28].铸铁零部件热喷涂修复技术及应用研究[J]. 焊接技术 2014(05)
    • [29].切削参数对镍基热喷涂层表面形貌的影响[J]. 组合机床与自动化加工技术 2018(12)
    • [30].工艺参数对钢结构喷涂层耐蚀性的影响[J]. 热加工工艺 2013(24)

    标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  

    热喷涂层残余应力的定量测量试验研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢