涂层界面性能测试的类悬臂梁模型

提出了涂层界面性能测试的类悬臂梁模型，并以有限元方法分析了涂层，基体界面处的应力及加载点位置、支撑点位置、基体厚度对界面应力状态的影响。结果表明：加载点位置和支撑点位置对界面应力状态影响显著，基体厚度变化对界面应力状态的影响没有明显的规律性。因而，有可能通过改变加载点位置和支撑点位置设计涂层／基体界面的断裂模式。同时对涂层的约束模式，即涂层表面完全约束和部分约束对涂层应力状态的影响进行了分析。分析表明将涂层完全约束有利于抑制涂层断裂。     

AlCrN涂层的残余热应力分析

采用ANSYS有限元分析软件中的瞬态分析方法,对涂层刀具沉积过程中残余热应力进行了仿真分析.研究了AlCrN涂层残余热应力的大小、分布和影响因素.结果表明:由于涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配,结合面区域存在严重的应力集中;基体材料、涂层厚度、沉积温度以及中间层的使用对残余应力有很大影响;基体材料为高速钢时,AlCrN涂层内残余应力大以压应力为主并随着涂层厚度的增加而减小;基体为硬质合金时,残余应力相对较小,涂层内以拉应力为主并随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;增加中间层可以减小残余应力.因此,通过涂层和不同基体匹配以及增加中间层可以缓和界面应力增强界面结合强度.     

TiAlN涂层的热残余应力分析

采用有限元方法分析氮铝钛涂层的残余热应力,研究不同的基体及过渡层对残余热应力分布的影响。结果表明：当基体为硬质合金时,涂层内以拉应力为主,而基体为不锈钢时,涂层内以压应力为主;增加过渡层可以使涂层内的残余应力减少40%以上;硬质合金基体中涂层的拉应力随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;无过渡层时,不锈钢基体存在明显的塑性约束区,有过渡层时,随着界面应力的减少,塑性约束区明显减小或消失。因此,通过不同的涂层和基体搭配可以改善应力场,同时增加过渡层可以缓和界面应力和增强界面结合力。     

AlCrN涂层的残余热应力分析

采用ANSYS有限元分析软件中的瞬态分析方法,对涂层刀具沉积过程中残余热应力进行了仿真分析。研究了AlCrN涂层残余热应力的大小、分布和影响因素。结果表明:由于涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配,结合面区域存在严重的应力集中;基体材料、涂层厚度、沉积温度以及中间层的使用对残余应力有很大影响;基体材料为高速钢时,AlCrN涂层内残余应力大以压应力为主并随着涂层厚度的增加而减小;基体为硬质合金时,残余应力相对较小,涂层内以拉应力为主并随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;增加中间层可以减小残余应力。因此,通过涂层和不同基体匹配以及增加中间层可以缓和界面应力增强界面结合强度。     

扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

目的通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性,得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法应用ABAQUS有限元软件,将模型沿轴向和径向剖切,讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律,分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看,基体和涂层的内部应力变化均匀,在基体和涂层结合处应力存在突变,涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa,从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa,涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσ_(max)随着涂层厚度的增大有所减小,在涂层厚度小于1.0 mm时,变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论在涂层和基体结合界面处存在应力突变,最大应力出现在涂层外表面的中心位置,增大涂层厚度可以减小应力突变,在涂层厚度较小时效果明显。     

双涂层界面接触应力分析

目的研究在接触应力作用下,双涂层的总厚度及厚度比对其界面应力的影响规律。方法采用有限元方法研究两个界面,即涂层与基底界面和涂层间界面的Mises应力突变量和界面最大剪应力。结果总厚度一定时,涂层厚度比变化对涂层/基底界面应力的影响较小,而对涂层间界面应力的影响明显。对于薄涂层,涂层间界面Mises应力突变量和最大剪应力随着中间层厚度比例的增大而减小;对于厚涂层,涂层间界面Mises应力突变量和最大剪应力随着中间层厚度比例的增大而减小。涂层厚度比一定时,随着涂层总厚度增加,涂层间界面Mises应力突变量和最大剪应力先增大,后减小。结论双涂层的总厚度及厚度比对其界面应力有显著影响。     

双涂层界面接触应力分析

目的研究在接触应力作用下,双涂层的总厚度及厚度比对其界面应力的影响规律。方法采用有限元方法研究两个界面,即涂层与基底界面和涂层间界面的Mises应力突变量和界面最大剪应力。结果总厚度一定时,涂层厚度比变化对涂层/基底界面应力的影响较小,而对涂层间界面应力的影响明显。对于薄涂层,涂层间界面Mises应力突变量和最大剪应力随着中间层厚度比例的增大而减小;对于厚涂层,涂层间界面Mises应力突变量和最大剪应力随着中间层厚度比例的增大而减小。涂层厚度比一定时,随着涂层总厚度增加,涂层间界面Mises应力突变量和最大剪应力先增大,后减小。结论双涂层的总厚度及厚度比对其界面应力有显著影响。     

三维多粗糙峰涂层等效应力分析与表征

利用有限元方法建立了刚性平面与多粗糙峰涂层的弹性接触模型,研究了刚性平面分别与二维涂层粗糙峰、三维涂层粗糙峰的接触状态,揭示了涂层/基体弹性模量比、涂层厚度、粗糙峰问距、刚性平面压下深度对涂层粗糙峰表面、涂层/基体界面等效应力分布及涂层基体变形的影响规律.计算结果表明:压下深度对涂层粗糙峰表面最大等效米塞斯应力的影响最大,涂层厚度和涂层/基体弹性模量比的影响次之,粗糙峰间距的影响最小;增大涂层厚度,减小压下深度、粗糙峰间距和低弹性模量比,会使得最大等效应力值显著降低.     

金属基复合材料界面性能对残余应力的影响

采用ANSYS有限元软件计算涂层法制备的SCS-6 SiC/Ti-6Al-4V复合材料内热残余应力,分析了界面性能对热残余应力的影响。结果表明:较高的热膨胀系数(CTE)导致界面层产生高的应力梯度,使环向残余应力由低热膨胀系数时的压应力转变为较高的热膨胀系数时的拉应力;界面层弹性模量的增加,使得纤维和界面层内径向残余压应力明显增加,但对基体中的残余应力影响并不大;界面层厚度的变化对基体中径向残余应力影响不大,但随着界面层厚度增加,基体中残余应力有所减小。     

铝层对热浸铝/等离子体电解氧化复合涂层界面应力的影响

采用有限元方法分析法向均布接触载荷作用下,铝层对热浸铝/等离子体电解氧化（HDA/PEO）复合涂层表面和界面处应力场的影响,并与梯度涂层和单层涂层作了对比分析.计算表明：铝层的存在,使复合涂层表面的拉应力有所增大,同时可缓解界面处的剪切应力.研究结果表明：固定陶瓷层和FeAl层厚度不变,当铝层与涂层总厚度比为0.06-0.1时,涂层表面拉应力和界面剪切应力值均较低,可改善复合涂层的综合力学性能.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.