高强度涂层结合性能的试验研究及有限元分析

采用线切割沿涂层/基体界面切成对称切口,两边粘结后直接拉伸的试验方法对高强涂层抗拉结合强度进行评价.并借助有限单元法对涂层/基体交界面上的应力分布及切口附近的应力集中进行了分析,为正确评价涂层/基体的结合强度提供了理论依据.按此方法对不同工艺参数的热喷涂烧结涂层结合强度进行了评价.结果表明,此方法可对高强涂层与基体的结合强度进行评价.     

回转体零件热喷涂涂层的结合强度

回转体失效零件利用热喷涂技术修复之后需要对其涂层抗拉结合强度进行测量。参考平面热喷涂涂层结合强度测量方法,提出了一种回转体零件涂层抗拉结合强度测量方法,并对该方法进行了理论分析,给出了具体操作要点和步骤。分析了回转体零件涂层结合强度与平面涂层结合强度测量结果之间产生差异的原因,并进行了试验验证。实际测量了相同工艺下基体半径为40mm的FeAlCrBSiNb回转体涂层和平面涂层的结合强度,测量结果分别为48.3MPa和51MPa,两者相差5.3%。结果表明,在试样基体半径尽可能大或涂层实际面积与投影面积相差尽可能小的条件下,利用该方法可以测得较为准确的回转体零件涂层结合强度。     

火焰喷涂尼龙1010涂层强度测量方法研究

利用理论分析与实验相结合的方法,模拟平面火焰喷涂,设计了一套简单、方便的平面结合强度拉拔实验模具及配套夹具,用于测量火焰喷涂聚合物涂层与基体的结合强度.试验结果表明:所得实验值与理论分析相符,当拉拔试件活塞直径为2mm左右时,比较适合用于火焰喷涂聚合物涂层与基体的结合强度的测量.证明这套模具在评价火焰喷涂聚合物涂层与基体结合强度方面有一定的实用价值.     

涂层结合强度与涂层中超声声速间关系的实验研究

采用超声波测速仪和HATE型液压附着力测试仪分别测量了超声波在涂层中的速度和涂层的结合强度。实验结果表明,涂层结合强度与超声波在涂层中的速度成线性关系,且超声波声速随着涂层结合强度的增强而增大,从而建立起一种涂层与基体结合强度的无损检测方法。     

影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的因素及改进措施

化学气相沉积法制备金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石与硬质合金的优异性能,广泛应用于切削难加工材料。金刚石与硬质合金基体界面结合强度是评价金刚石涂层的一个重要性能指标。本文主要介绍了影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的主要因素,并对如何提高其界面结合强度的方法进行了较深入的探讨,同时科学论述了金刚石涂层结构的优化设计理念,以解决金刚石涂层附着强度低、表面粗糙度高等关键技术,这对如何提高硬质合金基体与金刚石涂层之间的界面结合强度具有一定的实际指导意义。     

涂层结合强度研究现状与发展

综述了近年来国内外针对不同性质涂层所采用的结合强度测定方法,发现涂层结合强度测定方法应根据涂层厚度、涂层硬度、涂层功能等特征来选定。从弹性断裂力学角度分析了相关的结合强度理论模型,得出了结合强度的计算公式,总结了提高涂层结合强度的各种途径,阐明了涂层结合强度的研究现状和发展趋势。     

超音速电弧喷涂不锈钢涂层结构强度研究

本文研究了采用超音速电弧喷涂,在４５＾＃钢以无底层和铝青铜找底时涂涂Ｃ３ｒ１３不锈钢涂层的结合强度,测量结果表明,在无底层的条件下,涂层与基体结合强度与普通电弧喷涂相比有较大幅度的提高,而利用铝青铜打底时,涂层与基体结合强度较低,并分析了结合强度提高的原因。     

超音速电弧喷涂不锈钢涂层结合强度研究

本文研究了采用超音速电弧喷涂在 ４５~＃钢以无底层和铝青铜打底时喷涂 ３Ｃｒ１３不锈钢涂层的结合强度测量结果表明,在无底层的条件下,涂层与基体结合强度与普通电弧喷涂相比有较大幅度的提高,而利用铝青铜打底时,涂层与基体结合强度较低,井分析了结合强度提高的原因。     

镍基自润滑涂层的制备及拉伸结合强度研究

采用等离子喷涂与粉末冶金方法分别制备了PS304、PM304镍基自润滑涂层,并对涂层的组织、拉伸结合强度进行了研究。结果表明:采用等离子喷涂制备的PS304涂层组织粗大、孔隙率高、润滑相与强化相分布不均匀。而采用高能球磨与真空烧结技术制备的PM304涂层组织均匀、致密、粒子明显细化。拉伸试验表明:PS304的拉伸结合强度较低,拉伸断口不仅出现在涂层与基底的结合处、也出现在涂层内部;而PM304的拉伸结合强度较高,涂层与基底之间结合良好、结合方式为冶金结合,拉伸断口主要出现在涂层内部。PM304涂层拉伸强度增大的原因主要为:(1)致密度提高;(2)尖锐孔隙数量降低;(3)Ag与Ni Cr之间形成冶金结合;(4)Ni Cr基体中析出粒子的弥散强化作用使得Ni Cr基体强度提高。     

超音速火焰喷涂Ni/MoS_2涂层形成及拉伸破坏机理

采用喷雾造粒方法对镍包二硫化钼与纳米碳化硅粉末进行了造粒,并应用超音速火焰喷涂技术制备了镍包二硫化钼涂层、镍包二硫化钼与纳米碳化硅复合涂层.镍包二硫化钼粉末粒子涂层形成过程中,喷涂粒子嵌入软基体材料,形成弹坑,有利于涂层的形成过程,而撞击形成的破碎粒子间存在孔隙、气孔,削弱了涂层机械强度.不同的喷涂粉末粒子对涂层的拉伸结合强度有很大影响,镍包二硫化钼涂层结合强度为13.679MPa,镍包二硫化铜与纳米碳化硅复合涂层结合强度为29.748 MPa.实验结果表明,复合粉末涂层形成过程中,高硬度的纳米粒子碳化硅在喷涂过程中嵌入基体表面,同时撞击破碎的二硫化钼粒子间被纳米碳化硅粒子及金属镍所充填,减少了破碎的二硫化钼粒子间的气孔和孔隙,提高了涂层的拉伸结合强度.     

人工机械心瓣热解碳 / 石墨界面结合强度分析

目的研究人工心瓣热解碳涂层与基体结合强度的影响因素,从而分析提高人工心瓣寿命的途径。方法通过改进的剪切试验法,得到人工机械心瓣热解碳涂层/石墨基体的平均界面剪切结合强度。利用有限元分析软件ANSYS建立三维模型,对人工机械心瓣热解碳涂层/石墨基体的界面剪切应力进行分析,将分析结果与试验结果进行对比。利用ANSYS验证不同涂层厚度以及不同涂层弹性模量的情况下,界面剪切应力的变化情况。结果试验所得的平均界面剪切结合强度为5.535 MPa,有限元分析得到的平均结合强度值为5.98 MPa。随着涂层厚度的增加,涂层与基体结合强度降低;随着涂层弹性模量的增加,涂层与基体结合强度增大,但弹性模量并非越大越好,应有一个合适的值。结论 ANSYS分析是准确的。制备热解碳涂层时,应尽量薄一些,热解碳的弹性模量相对石墨应尽量大一些。     

陶瓷涂层结合强度影响因素研究及在水压柱塞上的试验

综合对比分析了热喷涂方法、粉末结构、粉末成份、喷涂参数、工艺、金属基体预处理方法等对涂层结合强度的影响，提出了提高结合强度的一些措施，使金属陶瓷能承受一定的冲击与振动，并能应用于水压传动元件上。本文介绍了金属陶瓷在水压冲击机构中的试验情况。     

金属型表面莫来石-玻璃复合涂层的制备

以Al2O3和SiO2为反应物料,加入低熔点玻璃粉,采用热化学反应在金属型表面制备莫来石-玻璃涂层。考察了涂层制备工艺参数对涂层与金属基体结合强度的影响,并利用XRD、SEM和EDS分析了涂层相组成、截面微观结构及元素分布。结果表明,对反应物料进行球磨混合,可增加涂层与金属基体结合强度;提高反应温度、延长反应时间、增加玻璃粉添加量,涂层与基体结合强度呈现先增加后减小趋势。当Al2O3、SiO2、玻璃粉的质量比为2∶1∶3,在720℃反应2h形成的涂层与基体结合紧密,结合强度达8.95MPa。涂层与基体间主要以化学、扩散的方式结合,涂层主要由3Al2O3·2SiO2、Al2SiO5相、非晶玻璃粉及少量Al2O3、SiO2、Fe3Al、FeAl相等组成。     

热喷涂涂层的钎焊工艺

使用钎焊方法对热喷涂H08低碳钢涂层、4Cr13马氏体不锈钢涂层与20钢进行连接,研究了这些热喷涂涂层的钎焊工艺性、接头的力学性能以及接头的金相组织形貌.试验结果表明,锡焊可以很好地连接2种低碳钢潦层或将低碳钢涂层与低碳钢基材连接起来;银焊不但可以连接低碳钢涂层.还可连接低碳钢基体与马氏体不锈钢涂层;2种钎焊接头的抗拉结合强度都高于涂层层间结合强度.     

涂、镀层的结合强度评定

涂、镀层与基体的结合强度是评价其质量的重要性能指标．常用的结合强度评定方法：厚涂层采用粘结拉伸法;薄膜镀层用划痕法。本文指出了这两种方法存在的问题。我们自行设计制造的涂层压入仪．采用楔压法测得热喷涂层的结合强度．当结合强度高于粘胶强度时仍有效。采用正压法测定气相沉积薄膜的结合强度并与划痕法作了比较。我们提出用接触疲劳试验测定硬质薄膜的界面疲劳强度评定结合力。这种方法接近于工具服役状况,其破坏形式是界面剥落．只对界面状态敏感。不受非界面因素影响,因而可作为动态结合强度的判据。     

喷涂工艺参数对纳米NiCr/WC涂层与基体间结合强度的影响

以纳米NiCr/WC粉末为原料,采用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备了NiCr/WC金属陶瓷涂层。通过XRD衍射以及能谱分析等方法研究了工艺参数对纳米NiCr/WC涂层与基体之间结合强度的影响。结果发现,在喷涂材料确定的条件下,热喷涂涂层与基体之间的结合强度主要取决于热喷涂工艺。尤其是喷涂距离,对涂层与基体之间的结合强度的影响非常明显。     

钛合金表面生物活性陶瓷涂层的设计

将生物活性陶瓷涂覆在钛合金表面可以综合金属和生物活性陶瓷的优点,通过对金属基体上陶瓷涂层的设计可以改善涂层与基体的结合强度.本文对钛合金表面不同类型涂层的设计进行了综合评述,并对如何提高生物活性陶瓷涂层与基体的界面结合强度提出建议.     

热处理对钛-生物玻璃涂层结合强度的影响

为了提高涂层与钛合金基体的结合强度,采用高速火焰喷涂方法,在Ti6Al4V钛合金基体表面喷涂不同比例的钛-生物玻璃复合涂层,喷涂后试样以5℃/min加热至700℃保温1h后随炉冷却。结果表明:高速火焰喷涂方法制备以钛为主粉,添加不同含量底釉生物玻璃(G),获得的涂层热处理前后结合强度范围在38～57MPa之间。涂层结合强度受喷涂粉体G添加量和热处理的影响。随着G添加量增加,结合强度升高,涂层经热处理后,结合强度略有下降。热处理释放了喷涂时产生的应力,使纯钛涂层裂纹加宽。而G的加入,与钛相互作用,发生浸润、扩散,涂层有再结晶和新相沿裂纹析出,起到修复裂纹的作用。     

Al含量对TiAlN涂层结合强度的影响

采用阴极电弧蒸发工艺在WC-6Co硬质合金表面制备Ti0.5Al0.5N、Ti0.45Al0.55N和Ti0.4Al0.6N涂层,采用声发射划痕仪测定涂层的结合强度。研究了Al含量对TiAlN涂层结合强度的影响及机理,并分析了TiAlN涂层的失效模式。结果表明,随Al含量增加,Ti1-xAlxN(x=0.5~0.6)涂层结合强度下降。TiAlN涂层结合强度受涂层残余应力与膜基硬度差的影响。Ti0.5Al0.5N涂层残余应力较小,且膜基差异性最小,结合强度最高。Ti0.5Al0.5N和Ti0.45Al0.55N涂层均为楔形剥落,Ti0.4Al0.6N涂层则为屈曲剥落。Al含量增加降低TiAlN涂层结合力,但有利于改善涂层韧性。Ti0.4Al0.6N涂层因含少量较软的h-Al N相,其韧性明显提高。     

粉末结构对超音速火焰喷涂WC系金属陶瓷涂层结合强度的影响

采用４种典型的ＷＣ系硬质合金粉末与Ｗ－Ｎｉ复合粉末,研究了粉末结构、粘结相的成分与含量,以及超音速火焰喷涂（ＨＶＯＦ）条件对涂层结合强度的影响。结果表明：对于具有高熔点的ＷＣ及Ｗ颗粒构成的复合粉末,ＨＶＯＦ涂层的结合强度大于结胶的强度,几乎不受粉末结构和粘结相成分的影响。试验表明：喷涂料子具备液固两个相结构是ＨＶＯＦ涂层获得高结合强度的必要条件,而ＷＣ与Ｗ的高密度是保证ＨＶＯＦ涂层高结合强度的充分