涂层疲劳损伤声发射特征参数及损伤机理

使用超音速等离子喷涂设备在1045钢基体上制备了铁基合金涂层。以球盘式接触疲劳试验机为平台,研究了涂层接触疲劳损伤过程中声发射特征参数的变化规律,并分析了涂层的接触疲劳损伤机理。结果表明,在转速为2500r/min和应力水平为1.58GPa实验条件下,点蚀是涂层的主要失效形式,表现为在涂层磨痕轨迹范围内出现大量的点蚀坑,点蚀坑深度为20～30μm。涂层表面粗糙的微凸体与轴承球滚压接触产生黏着磨损,以及涂层、磨粒、滚动轴承三者形成三体磨料磨损是点蚀失效产生的主要原因。声发射幅值、有效值(Root Mean Square,RMS)、能量、计数和平均频率对涂层表面粗糙微凸体去除、弹塑性变形、裂纹萌生、裂纹稳定扩展和失稳扩展过程比较敏感,并且在不同的疲劳损伤阶段具有不同的信号反馈特点。     

电火花沉积高熵合金涂层的研究现状与展望

基于高熵效应的多主元合金克服了传统高熵合金(HEA)的弊端,形成了综合性能优异的简单固溶体.最初,高熵合金的设计理念主要通过块状高熵合金来实现,随着人们对高熵合金的深入研究,高性能高熵合金涂层的概念被提出来.但是,现有的磁控溅射、热喷涂和激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在厚度低、孔隙率高、对异形关键部件涂层可达性差等问题,严重阻碍了高熵合金涂层在航空航天领域的应用.电火花沉积技术不但具有绿色、节能、省材等优势,而且针对细长管内壁和弯曲弧面等结构特征的关键件,电火花沉积高熵合金涂层的厚度均匀、可达性良好.除了对涂层制备工艺的探索外,众多学者还通过高熵合金涂层设计的五大效应之一"鸡尾酒效应"改变组元进行调配以及添加WC等硬质颗粒和稀土元素来达到涂层所需的组织和性能.最后,研究者往往会在涂层制备之前采用正交试验等手段优化高熵合金涂层制备的工艺参数,提高涂层所需要的性能.本文详细介绍了高熵合金设计原理及不同技术制备高熵合金涂层的研究进展,总结了不同高熵合金涂层体系结构与性能之间的关系,并指出利用电火花沉积高熵合金涂层作为表面改性手段的发展前景.     

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。     

基于声发射技术的接触疲劳失效检测应用与研究

接触疲劳是齿轮、轴承等长期承受交变载荷的重要旋转零部件的主要失效形式。采用声发射技术对接触疲劳失效过程进行监测,对损伤程度进行检测以及揭示接触疲劳失效机理具有重要的意义。随着声发射技术不断发展及先进声发射信号处理技术的出现,其在接触疲劳失效检测中的研究也越来越深入。文章回顾了声发射技术的发展现状,综述了声发射技术应用于块体零件和涂层零件的接触疲劳失效检测的研究进展与存在的问题,探讨了进一步研究的方向和解决问题的思路。     

等离子喷涂铁基涂层的接触疲劳失效机理研究

对超音速等离子喷涂铁基涂层的接触疲劳失效机理进行了研究.使用球盘式接触疲劳试验机进行了涂层的接触疲劳实验,并通过对失效试样表面形貌的观察,总结出了涂层三种典型的失效形式,即点蚀、剥落和分层.分别研究了三种失效形式的相应的失效机理,结果表明:点蚀失效是由粗糙的表面引起的;剥落失效是由于表层与次表层的微观缺陷引起的;而分层失效则由涂层内部的剪切应力机制决定.     

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。     

液动压悬浮抛光盘的设计及抛光液动压分布研究

提出一种液动压悬浮抛光加工新方法,该方法是基于流体动压润滑理论,以高速转动的抛光盘带动抛光液及其磨粒对工件表面进行加工。针对动压浮离抛光过程中存在的表面压力分布不均的问题,在动压浮离抛光盘的基础上加入约束边界和蓄流槽,设计一种新型抛光盘,实现了液动压悬浮抛光。利用CFD软件对抛光盘与下盘面间的流场进行数值模拟,得出动压浮离抛光盘和新型抛光盘底部流道的液体压力分布。结果表明,新型抛光盘能够能提高加工区域的流体压力,并能使流体压力的分布相对均匀。     

超光滑表面加工技术研究进展

针对如何高效稳定地获得粗糙度值小、少无亚表面损伤、低成本的超光滑表面的问题,分析了原子级超光滑表面加工技术的加工原理,详细阐述了几类非接触式抛光方法的加工原理及国内外最新研究进展,并着重论述了声悬浮抛光和磨料水射流抛光的研究现状。接着,在此基础上对这几类加工方法各方面的优缺点进行了对比总结。最后,针对目前超光滑表面加工技术存在的不足,指出了超光滑表面加工技术有待进一步研究的方向。研究结果表明,采用非接触式的抛光方法,对加工过程加以合理的控制,可大大降低工件表面粗糙度,改善亚表面的损伤情况;目前非接触式抛光普遍对抛光设备精度要求较高,减少加工成本是超光滑表面加工技术进行大规模推广的迫切要求。     

滚动接触条件下铁基涂层的疲劳磨损寿命实验研究

利用超音速等离子喷涂技术在45钢表面制备了铁基合金涂层,利用球盘式疲劳磨损实验机评价了铁基涂层在两种载荷条件下的疲劳磨损性能,利用两参数Weibull分布表征了涂层的疲劳寿命,采用扫描电子显微镜(SEM)分析了涂层的微观结构和失效形貌,利用有限元方法研究了涂层内部应力分布.实验结果表明,载荷条件可以显著地影响涂层的寿命和失效形貌,高载下涂层的寿命明显降低;随着载荷的增加,主要失效形式由表面磨损失效转换成剥层失效,其中表面磨损是由于粗糙接触引起,而剥层则与应力分布机制有关.     

超声滚压对铝合金表面质量和耐磨性影响研究

使用多珠平面滚压加工刀具对叉车举升液压缸表面实施滚压加工和超声滚压加工。通过激光共聚焦显微镜、光学显微镜和显微硬度仪对加工后的试样进行表面三维形貌、金相组织和硬度表征的研究。开发相应的分子动力学模型并对加工前后的试样进行干摩擦试验,对比研究超声滚压对液压缸铝合金表面摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,与滚压加工相比,超声滚压加工进一步降低了表面粗糙度。磨损结果表明,超声滚压加工改变了试样表面的微观结构,改变了试样的磨损机制,提升了试样的抗磨损性能,可有效提高液压缸使用寿命,降低泄漏量。