超音速等离子NiCr/Cr3C2涂层的接触疲劳寿命

采用超音速等离子喷涂技术在45钢基体上制备了NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层,使用球盘式接触疲劳试验机对涂层进行不同载荷条件下的接触疲劳试验。采用范—蒙特福特假设检验验证涂层的疲劳寿命数据,发现其符合Weibull分布,随后建立Weibull失效概率图。通过该图可以直观的得到在同一工作条件下,涂层任意循环次数的失效概率,同时可以在一定范围内,预测某一工作载荷下涂层的接触疲劳寿命。该方法在试验数据较少的情况下,较为精确的表征了涂层的接触疲劳寿命,有效的提高了试验效率,节约了试验成本。     

微缺陷对热喷涂涂层接触疲劳性能的影响

采用超音速等离子喷涂设备在45号钢基体上制备了三种含有不同微缺陷的NiCrBSi合金涂层。使用球盘式接触疲劳实验机对涂层的接触疲劳性能进行了测试,建立了Weibull失效概率图;使用扫描电子显微镜对涂层的微观结构和失效形貌进行了表征;比较了三种涂层的接触疲劳寿命及涂层的主要疲劳失效模式。结果表明,涂层内的微缺陷主要由微孔隙和微裂纹构成,涂层接触疲劳寿命的长短与这些微缺陷含量的多少成反比,涂层的孔隙率为2.5%,1.3%和2.1%,对应的接触疲劳寿命分别为7.77×105,8.99×105,7.81×105周次。同时,涂层微缺陷含量较少时涂层的失效模式主要以剥落失效为主;涂层微缺陷含量较多、结合强度较差时主要以分层失效为主;涂层内存在较大的孔隙可致使涂层的提早失效,同时涂层表面磨损失效的概率增加。     

重熔处理对NiCrBSi涂层接触疲劳性能的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢基体上制备了NiCrBSi合金涂层,随机挑选一半试样使用热处理炉进行重熔处理。使用球盘式接触疲劳试验机对涂层进行了接触疲劳试验,建立Weibull失效概率图,比较了重熔前后两种涂层接触疲劳寿命的演变规律及涂层主要的疲劳失效模式。使用扫描电子显微镜对涂层的微观结构和失效形貌进行了表征。结果表明,重熔处理能够增强涂层与基体的结合强度,提高涂层的致密度,同时使涂层的主要失效模式由分层失效转变为剥落失效,显著提高了涂层的接触疲劳寿命,降低涂层寿命的分散程度。     

等离子喷涂NiCrBSi涂层接触疲劳过程中残余应力变化规律研究

采用超声速等离子喷涂技术在45钢基体上制备NiCrBSi合金涂层,涂层整体结构致密,含有少量微缺陷。使用球盘式接触疲劳试验机在接触应力为1.86 GPa,转速为1 500 r/min的条件下对涂层试样进行接触疲劳试验,得到涂层的接触疲劳寿命为9.0×105周次;同时建立Weibull失效概率图,通过该图可以直观地得到在同一工作条件下,涂层任意循环次数的失效概率。测量涂层不同疲劳阶段的残余应力,结果表明:一旦进行接触疲劳试验,其残余应力形式由拉应力迅速转化为压应力,在整个疲劳过程的前半段,应力增强较为缓慢,在疲劳过程的后半段,应力值迅速增大,疲劳过程的中期成为了应力变化的转折点。根据这一规律,可以有效地判定涂层处于疲劳过程的哪个阶段,从而为预防涂层的突然失效提供了一种新的手段。