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相似文献
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1.
采用分子动力学模拟方法研究不同工艺参数下热喷涂材料的沉积现象。模拟温度、团簇尺寸和喷涂速度对Fe基体上Ni团簇沉积的影响,分析团簇的形貌和基底的亚表面损伤。结果表明,在Ni团簇升温过程中,熔点随团簇尺寸增大而增高,Ni团簇在1800 K左右完全熔融。喷涂过程中,基体因冲击力至无序原子呈“山”型。此外,喷涂速度在沉积过程中起重要作用。在较低喷涂速度下,基体的展平比较低,但在较高喷涂速度下,基体受团簇冲击后会出现空位和原子团簇等缺陷。因此,热喷涂过程存在临界喷涂速度机制。  相似文献   

2.
采用分子动力学模拟方法研究不同工艺参数下热喷涂材料的沉积现象。模拟温度、团簇尺寸和喷涂速度对Fe基体上Ni团簇沉积的影响,分析团簇的形貌和基底的亚表面损伤。结果表明,在Ni团簇升温过程中,熔点随团簇尺寸增大而增高,Ni团簇在1800 K左右完全熔融。喷涂过程中,基体因冲击力至无序原子呈"山"型。此外,喷涂速度在沉积过程中起重要作用。在较低喷涂速度下,基体的展平比较低,但在较高喷涂速度下,基体受团簇冲击后会出现空位和原子团簇等缺陷。因此,热喷涂过程存在临界喷涂速度机制。  相似文献   

3.
研究了喷砂工艺和热喷涂铝过渡层对聚全氟乙丙烯(fluoroethylenepropylene,FEP)涂层与钢基体结合强度的影响.结果表明,喷砂处理后,涂层和基体结合强度随基体表面粗糙度增加先增后降.采用热喷涂工艺在钢基体上制备了铝过渡层,用扫描电镜和表面粗糙度测量仪研究了喷砂以及铝过渡层的表面形貌和表面粗糙度,用拉开法测定了FEP涂层和钢基体的结合强度.铝过渡层具有粗糙多孔的表面结构,在一定程度上增进了 FEP涂层与基体的结合强度.  相似文献   

4.
预应力对羟基磷灰石涂层热处理行为的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
在工业纯钛表面采用等离子法制备羟基磷灰石涂层,然后分别在自由态(无应力)、预加正应力、同时预加正应力与切应力三种不同条件下热处理.利用电子拉伸试验机进行剪切结合强度测试,利用电子探针观察剪切试验断口形貌和涂层/基体界面处组织形貌与微区元素分布,以探讨应力条件下热处理对涂层/基体界面的影响.研究表明:热处理过程施加预应力可以提高涂层与基体的剪切结合强度,其原因可能是预应力的施加促进了涂层与基体间元素扩散,并使涂层中的裂纹产生一定程度的闭合.  相似文献   

5.
李炎  董庆兵  罗振涛  何东 《表面技术》2021,50(12):294-302
目的 研究规则和实际表面形貌对二维平面线接触模型的影响.方法 基于线接触几何特性,考虑表面受载后的弹性变形特性,结合规则和实际粗糙表面的形貌特征,并考虑磨合对表面的影响,采用移动平均滤波方法对实际粗糙表面进行光滑处理,利用共轭梯度法,求解表面接触压力和摩擦力,计算二维平面内接触近场应力分布,同时采用修正的离散卷积快速傅里叶变换方法提高计算效率.对比验证二维接触模型的准确性,并对比规则和实际粗糙形貌表面受法向载荷和切向载荷时平面应力分布云图中的应力分布和大小.结果 圆面与圆形微凸体接触时,圆形凸体半径越小,最大Mises应力值越大,半径增大,最大Mises应力减小.多个圆形微凸体及正弦微凸体对应力分布影响类似.当考虑切向力时,会对应力分布云图中的应力分布形状和大小产生巨大影响.在相同平面表面形貌时,摩擦系数越大,Mises应力越大,并且应力沿摩擦力方向发生偏移.结论 数值模型能准确计算出粗糙平面的应力.当圆面与规则表面轮廓平面接触时,与光滑表面接触时相比,Mises应力分布呈现很大不同,微凸体越小,应力越集中;摩擦力会使接触压力和近场Mises应力产生偏移,摩擦系数越大,偏移越明显.当考虑实际粗糙表面时,在粗糙界面尖端接触区域产生应力集中.经过磨合表面采用平均滤波光滑处理后,粗糙界面尖端接触区域应力集中将大幅减小.  相似文献   

6.
徐中  王岳峰  仲强  王磊  徐文骥 《表面技术》2010,39(5):35-38,44
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.  相似文献   

7.
以热镀锌板单向拉伸试验为基础,运用化学退镀以及随后的基体表面粗糙度测量和横截面标记观测等试验手段,比较了塑性变形前后基体表面及界面的形貌,得出,塑性变形过程中,基体表面作为界面的一部分会产生粗糙化现象,但这种粗糙化会受到镀锌层的抑制,因此界面并不会出现明显的形貌变化,然而这种基体表面粗糙化所产生的应力,可能导致界面失效。  相似文献   

8.
随着研究不断深入,分形几何可以用来描述涂层的表面形貌和复杂性,分形维数可实现形貌结构的定性描述向定量表征转变。为研究超音速等离子喷涂层界面结合行为与其分形维数之间的关系,采用对比试验研究喷涂距离、喷涂电流等工艺参数对涂层结合界面形貌和结合强度的影响,并引入分形理论对界面结合行为进行定量表征,进而探究结合界面形貌、结合强度、分形维数三者的对应关系。结果表明:相比于喷涂电流,喷涂距离对分形维数的影响更为显著。当喷涂距离为 80 mm 和 100 mm 时,随着喷涂电流从 400 A 增大到 500 A,分形维数呈先减小后增大趋势,最小为 1.115 0;当喷涂距离为 120 mm 时,粒子在等离子焰流中的飞行时间增长,随电流增大,涂层界面分形维数则先增大后减小。界面分形维数与涂层结合强度之间存在着正相关的对应关系。当分形维数在一定范围内呈增大趋势时,涂层 / 基体结合界面处孔隙减少、结合强度增大。 因此,涂层 / 基体结合行为的分形特性研究对评价涂层质量具有重要意义。  相似文献   

9.
利用有限元软件ANSYS中的间接耦合法,对钢基表面热喷涂镍沉积过程中的热力耦合场进行了数值模拟,对温度场及应力场的分布、基体预热温度对残余应力的影响进行了分析.结果表明:熔滴最高温度位于熔滴的中心部位,最低温度位于熔滴边缘部位;熔滴最大径向压应力值位于熔滴下表面的中心部位;提高基体的预热温度能够降低涂层/基体界面处的残余应力,但不能改变应力的分布形态.  相似文献   

10.
负偏压对低温沉积TiN薄膜表面性能的影响   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
白秀琴  李健 《中国表面工程》2005,18(5):20-23,27
研究了在低温磁控溅射沉积TiN薄膜过程中,负偏压对基体温度、薄膜表面性能、薄膜与基体界面结合强度以及摩擦学性能的影响.研究结果表明,加负偏压条件下,明显提高基体温度,有益于晶粒细化,提高硬度,改善色泽,提高TiN/基体的界面结合强度,但会引起表面轻微的粗糙化;摩擦学试验表明,负偏压对低温磁控溅射TiN薄膜及其摩擦副的摩擦磨损性能的影响较明显.  相似文献   

11.
吕东莉  练章华  龚颂 《表面技术》2020,49(2):260-264
目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。  相似文献   

12.
目的 利用MIG焊在表面毛化处理的Q235钢基体上堆焊SnSb11Cu6合金,研究表面毛化作用对界面组织及结合强度的影响.方法 设计毛化形貌分别为直槽和网格槽的毛化形式,槽深分别为0.15、0.3 mm,槽间距分别为1、1.5 mm,采用MIG焊方法在毛化钢基板上堆焊巴氏合金.利用X射线衍射仪分析巴氏合金堆焊层的组织成分.利用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪表征巴氏合金堆焊层的界面组织、微观形貌和元素分布.利用电子万能试验机、体视显微镜检测巴氏合金与钢基体间的结合强度以及润湿角.结果 毛化处理虽然会降低巴氏合金与钢基体的浸润性,但是增加了巴氏合金与钢基体间的接触面积;毛化凹槽中嵌合部分巴氏合金,使基体与合金层之间产生机械咬合作用;毛化轮廓边缘的材料易于熔化,从而促进了界面反应.以上因素的共同作用下,巴氏合金与钢基板之间的结合强度由无毛化试样的39.67 MPa提升至毛化试样的50.14 MPa.虽然网格槽毛化试样可以获得比直槽毛化试样更大的接触面积,但增强了毛化轮廓峰对三相线位移产生的钉扎作用,巴氏合金在网格槽毛化基体表面的浸润性更差,使得不同毛化参数试样的结合强度变化不大.结论 通过增加接触面积、生成金属间化合物以及机械咬合等因素共同作用,毛化处理可以有效提升巴氏合金与钢基体之间的结合强度.  相似文献   

13.
Stainless steel splats were deposited on 304 stainless substrates with different thicknesses of oxide layer to examine the effect of substrate oxidation on splat morphology and splat-substrate interface bonding by inert low-pressure plasma spraying. The cross sections of splats showing the splat-substrate interface were prepared by focus ion beam (FIB). The splat morphology and splat-substrate interface bonding state were characterized by scanning electron microscopy. The interface bonding was also examined by an electrolytic etching process. Results showed that with increasing oxide layer thickness and surface roughness, the morphology of splat changed from disk shape to splashed finger-like shape. The examination into the interface bonding by using FIB-prepared cross-sectional samples revealed that the splat interface bonding depended on the oxide roughness and composition. The interface bonding with a ratio of 44% was formed at the inner part of a splat on the pre-oxidized substrate when iron oxide presented on the surface, and the roughness of oxide scale was <5 nm. When the pre-oxidizing temperature exceeded 800 °C, the surface roughness increased to 14 nm and chromium oxide covered the pre-oxidized surface, resulting in no effective bonding forming at the whole interface. Thus, surface roughness and oxide composition have a significant influence on the splat interface bonding formation.  相似文献   

14.
The flattening process of an isothermal droplet impinging on flat substrate in plasma spraying is studied numerically using “Marker-And-Cell” technique that enables the evolution of the droplet/substrate dynamic contact pressure. The distributions of the pressures upon substrate surface during flattening are calculated under different droplet conditions. The correlation of the distribution of the peak contact pressure along substrate surface with the observed splat morphology is examined. The results show that the transient contact pressure is initially high and concentrates at a small contacting area and then spreads quickly with droplet flattening. The maximum pressure is located at the front of the droplet at an early stage of deformation, which drives the fluid moving quickly along substrate and results in lateral flow. The contact pressure is mainly associated to droplet density and velocity. The peak pressure reduces monotonically with flattening and becomes negligible at the region where the flattening degree is larger than 2. The magnitude of the pressure resulting from evaporating gas by rapid heating of the adsorbed water on the substrate surface is comparable to that of the dynamic contact pressure at the region where the flattening degree ranges from 1.5 to 2. It is suggested that the reduced contact pressure at the late stage of spreading and disturbance by the evaporation-induced pressure resulting from rapid heating of the surface adsorbents by flattening droplet may contribute significantly to the splashing of flattening droplet and the formation of a reduced disk-like splat.  相似文献   

15.
目的 研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律.方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理.结果 冷喷涂纯Al和Al-Zn复合涂层与Q345R钢基体的结合良好,界面处无明显的孔洞及裂纹.随着Zn含量的增加,复合涂层的致密度、硬度逐渐提高;纯Al和Al-20wt.%Zn复合涂层的界面结合强度相当,且失效断裂形式为典型的界面粘结断裂.随着添加元素Zn含量的增加,涂层与基体间的界面结合强度逐渐增大,Al-40wt.%Zn涂层的结合强度为35 MPa,且断裂方式由界面粘着断裂转变为以界面粘着断裂为主、涂层内部粘聚断裂为辅的复合失效模式.结论 以低温固态沉积为特点的冷喷涂技术可有效避免氧化、相变、热裂等高温导致的不利影响,在沉积过程中,随着添加元素Zn含量的增加,对涂层的夯实作用不断加强,提高了涂层的致密性,从而使涂层的力学性能得到改善.  相似文献   

16.
爆炸焊接TA1/Al复合管的界面及性能研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用爆炸焊接工艺对TA1管材及Al管进行了爆炸复合。利用SEM、XRD对复合管结合区形貌及相组成进行了研究;测试了复合管的结合强度及过渡区的显微硬度,并进行了轴向压缩、径向压扁试验。结果表明:直线状及波状界面同时存在于过渡区;过渡区域出现了明显的元素扩散现象;界面结合强度不低于纯铝剪切强度;轴向压缩、径向压扁后的复合管试样均未出现分层,说明TA1/Al复合管坯界面结合性能优异,可以承受大的塑性变形。  相似文献   

17.
目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。  相似文献   

18.
A free-falling experiment was conducted as a simulation of a thermal spray process. The flattening behavior of the freely fallen metal droplet impinged onto a flat substrate surface was investigated in a fundamental way. The substrates were kept at various temperatures, and the substrates were coated with gold by physical vapor deposition (PVD) and were prepared in order to investigate the effect of wetting at the splat-substrate interface on the flattening behavior of the droplet. A falling atmosphere was created with atmospheric pressure of nitrogen to prevent the oxidation of the melted droplet. Experiments under low-pressure conditions also were conducted. The different types of splat morphology were recognized in experiments conducted under a nitrogen atmosphere with atmospheric pressure. The splat morphology on a substrate at room temperature was of the splash type, whereas that on a substrate at high temperature was of the disk type. The microstructure observed on a cross-section of the splat obtained on the substrate at room temperature was an isotropic coarse grain, whereas that on the substrate at high temperature was a fine columnar grain. The grain size changed transitionally with increasing substrate temperature. The temperature of the transition on the gold-coated substrate was higher than that on the naked substrate. The microstructure of the cross-section of the splat obtained under low pressure was finely columnar even on the substrate at room temperature. The results indicate that the metal droplet wets better under the low-pressure condition than under the atmospheric pressure nitrogen condition and that wetting has a significant role in the flattening of the droplet.  相似文献   

19.
采用等离子喷焊方法在厚度为1 mm的气门锥面制备了钴基合金涂层,用X射线衍射仪分析了涂层的相结构,用电子探针分析了涂层截面的成分分布,用光学显微镜观察了涂层的组织形貌。结果表明,熔合区主要由细小的等轴晶和少量的柱状晶组成,涂层主要由铸态枝晶和细晶组成,在涂层与基体之间形成了明显的冶金结合层。涂层中的金属元素呈梯度分布,在界面处存在明显的热扩散现象。实际应用表明,由于喷焊层形成了合金固溶体和耐磨性能好的碳化物,因而提高了气门的使用性能。  相似文献   

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