近疲劳强度载荷下WC/Co涂层对300M钢疲劳性能的影响

研究了在近疲劳强度载荷下超音速火焰喷涂WC/Co涂层和电镀铬层对300 M低合金钢疲劳性能的影响.结果表明：WC/Co涂层、电镀铬层试样和300 M钢基体的疲劳强度分别为753,600和720 MPa.在近疲劳强度载荷下,WC/Co涂层试样的疲劳寿命分别为基体和电镀铬层试样的1.5～2和5～10倍.三者的主裂纹源均为基体内部的Al2O3和SiO2夹杂物.电镀铬层中的次裂纹穿过界面并向基体中扩展,在基体表面形成新的次裂纹源,加快了基体中主裂纹源的形成和主裂纹的扩展;而WC/Co涂层中的次裂纹经过界面时向界面方向偏转,形成无支撑涂层,并最终使涂层剥落.     

表面强化300M低合金钢疲劳性能评价及断裂分析

评价了对300M合佥钢2种表面强化技术的疲劳性能。结果表明，HVOF WC／Co，电镀铬涂层和300M基体的疲劳极限强度分别为753．3MPa，600．0MPa和726．7MPa。HVOF WC／Co使基体疲劳寿命提高25％～150％；电镀铬大幅度降低基体的疲劳性能，疲劳寿命降低幅度达70％～95％。疲劳断裂分析表明，三者的主裂纹源均是基体内夹杂物质。电镀铬中的裂纹穿过界面并向基体中扩展，加快了裂纹源的形成和裂纹的扩展，而HVOF WC／Co涂层中的裂纹在经过界面时偏转向沿界面方向，这对裂纹源的形成和主裂纹的扩展没有影响。     

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性研究

为提高Inconel690合金管的耐磨性,在Inconel690合金管外表面,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备WC-10Co-4Cr和Co Cr W两种涂层,管状试样与1Cr13圆柱体配副件以"十"字交叉接触方式,位移幅值为100~200μm;法向载荷为30~90 N;频率为2 Hz;循环次数为3×104次;环境温度为室温,在PLINT微动磨损试验机上进行微动磨损试验。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦系数随着位移的增加而变大。两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金;WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性略优于Co Cr W涂层。清洗后的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,两种涂层的磨损机制主要是剥层和磨粒磨损为主。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的力学性能及断裂机理

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢基体上制备了WC-10Co4Cr涂层,测试了涂层的显微硬度和结合强度,研究了涂层的物相组成和横截面、断裂面的形貌,分析了涂层的断裂方式和断裂机理。结果表明:WC-10Co4Cr涂层的平均显微硬度达1 147.6HV,结合强度为70MPa;涂层的拉伸断裂为典型的脆性断裂,没有明显的塑性变形过程;涂层中颗粒间的孔隙和微裂纹在外应力的作用下形成裂纹,裂纹沿颗粒与颗粒间的界面扩展并伴随扩展方向的偏转,最终导致涂层的断裂。     

提高300M钢零件HVOF涂层结合力的方法

在飞机起落架制造上,超音速火焰喷涂代替镀硬铬工艺在中航飞机起落架有限责任公司燎原分公司的应用尚属国内首次。生产中某型飞机起落架300M钢活塞杆零件超音速火焰喷涂WC10Co4Cr后,涂层时有出现裂纹、起皮、剥落和剥离等结合力差的现象,成为制约交付的瓶颈因素。通过对影响HVOF涂层结合力的主要因素——表面状态、喷涂参数、喷涂过程控制(预热、喷枪清理及残余应力)及涂层的磨削参数进行分析,总结出了几种提高300M钢零件超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层结合力的实用方法,经过实践的长期检验,其效果显著。同时对涂层结合力及结合强度的检测方法做了简要的介绍。     

爆炸喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层及其对2Cr10MoVNbN钢疲劳性能的影响

采用爆炸喷涂方法在2Cr10MoVNbN钢基体表面制备了Cr3C2-NiCr涂层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计、电子拉伸试验机、X射线应力仪、疲劳试验机等分析测试了涂层的缺陷、显微硬度、断裂韧度、结合力、残余应力、疲劳性能等,主要研究了涂层对基体疲劳性能的影响.结果表明:在2Cr10MoVNbN钢基体上采用爆炸喷涂方法制备的Cr3C2-NiCr涂层的孔隙率为0.5%,表面硬度为921 HV,断裂韧度为3.67 Mpa·m1/2,涂层与基体的结合强度为63 Mpa,涂层表面、涂层/基体界面处均处于压应力状态;爆炸喷涂Cr3C3-NiCr涂层明显降低了2Cr10MoVNbN钢基体的疲劳性能,在应力幅小于500 Mpa时,与基体试样相比,涂层试样的疲劳寿命减少了75%以上,疲劳强度下降了134.7 Mpa,涂层试样的疲劳裂纹源出现在涂层/基体界面的Al2O3夹杂物处.     

Inconel690合金表面WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性

为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在Inconel690合金管表面制备WC-10Co-4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。     

WC-10Co-4Cr涂层高温微动磨损特性

为研究WC-10Co-4Cr涂层的高温微动磨损性能和微动磨损机制,采用超音速火焰喷涂技术在Inconel690合金表面制备WC-10Co-4Cr涂层。使用PLINT电液伺服高温微动试验机,在室温25℃至高温300℃大气气氛条件下,选择法向载荷100 N、位移幅值200μm、频率2 Hz、循环次数3×10~4次,进行微动磨损特性试验,通过扫描电子显微镜、双模式轮廓仪和三维共聚焦显微镜等仪器对磨痕进行分析研究。结果表明:涂层组织呈层状叠加的两相分布,致密、孔隙率低,涂层与基体结合紧密,显微硬度为HV810.82,是基体的3.3倍;在法向载荷和位移幅值一定时,随着试验温度的升高WC-10Co-4Cr涂层的摩擦因数增大,且磨损加剧;温度高于250℃条件下,WC-10Co-4Cr涂层发生严重磨损;WC-10Co-4Cr涂层的高温微动磨损机制主要表现为黏着磨损、氧化和剥层的共同作用。     

HOVF WC-10Co4Cr涂层磨削瞬态温度场及应力场数值模拟

从经典热传导方程和热弹塑性力学出发,建立了磨削过程中移动热源作用超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层材料的二维传热模型和热应力模型;在考虑材料热物理参数随温度变化的基础上,利用有限元分析软件ANSYS来研究双层材料在磨削热-结构耦合作用下的瞬时温度场和应力场。数值研究结果表明,由于WC-10Co4Cr涂层热传导系数和比热容比300M钢基体大,所以温升主要停留在涂层内;磨削温度沿工件深度方向非连续分布,涂层基体结合面的温度梯度最大;由于涂层、基体材料热膨胀系数差异较大,在结合面处产生极大的热应力;磨削温度、涂层-基体结合面热应力随涂层厚度的降低而增大。开展了磨削温度测量实验,测量了不同涂层厚度时工件表面的磨削温度,对数值仿真结果进行了验证。     

回火温度对40Cr钢疲劳裂纹扩展的影响

本文采用三点弯曲压-压疲劳实验方法测量了40Cr钢不同温度回火后疲劳裂纹长度与循环周次的关系曲线。结果表明,低温回火后,40Cr钢在缺口处的起裂抗力高,一旦萌生了一定长度的疲劳裂纹,疲劳裂纹扩展速率明显高于高温回火和中温回火试样;随着回火温度的升高,40Cr钢在缺口处的起裂抗力减小,但疲劳裂纹扩展速率也减小。疲劳断口微观分析表面,在疲劳裂纹扩展初期,低温回火试样的疲劳断口表现出脆性疲劳纹特征,中温回火和高温回火试样主要是二次裂纹组成的疲劳纹,而且随着回火温度的升高,二次裂纹间距减小。在疲劳裂纹扩展中区和瞬断区,低温回火的疲劳断口主要为解理断裂和沿晶断裂特征,中温和高温回火的疲劳断口是以韧窝为主的韧性断裂特征。疲劳裂纹扩展机理的不同导致了疲劳裂纹扩展规律的变化。     

高强钢电阻点焊TS试样疲劳寿命预测

在使用裂纹扩展的方法预测焊点疲劳寿命时,裂纹尖端塑性区的存在会对寿命预测结果产生影响,而现有的大多数寿命预测方法在预测寿命的过程中并没有考虑裂纹尖端塑性对寿命预测结果的影响。针对几种不同的高强钢电阻点焊TS试样进行了疲劳寿命试验,得到了不同材料的疲劳寿命与裂纹扩展路径,在此基础上使用裂纹扩展的方法对TS试样的寿命进行了理论预测。考虑裂纹尖端的塑性变形,对理论寿命预测结果进行了塑性修正,修正后的曲线在高周疲劳区寿命预测结果几乎不变,在低周疲劳区寿命预测结果减小,寿命预测曲线变化趋势与实验结果相符合。高周疲劳由于载荷较小,塑性区半径小,所以塑性对疲劳寿命的影响小,低周疲劳区由于载荷较大,塑性区半径大,塑性对疲劳寿命影响较大。     

Inconel690合金表面HVOF喷涂WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性研究*

为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在Inconel690合金管表面制备WC 10Co 4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明：载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC 10Co 4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC 10Co 4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。     

铸造E级钢CT试样疲劳裂纹扩展试验与仿真分析

为准确获取铸造E级钢材料的断裂力学参数,并研究该材料的裂纹扩展规律和影响因素,开展了铸造E级钢CT试样的疲劳裂纹扩展试验,并将材料的裂纹扩展速率采用Paris公式进行表征;以CT试样裂纹扩展计算模型为例,采用M积分数值方法计算了5组试样疲劳裂纹扩展长度与载荷循环周期结果,仿真与试验相对误差在10％以内,具有较好的一致性...     

超音速火焰喷涂WC-17Co合金涂层修复飞机燃油接受探管导轨磨损部位

某型飞机燃油接受探管外筒导轨镀铬层发生磨损剥落,采用超音速火焰(HVOF)喷涂WC-17Co合金涂层对其进行修复,研究了HVOF涂层的微观形貌、力学性能和耐磨性能,并对导轨修复的燃油接受探管进行了20次全行程收放转换模拟试验、30次地面运行试验和50次空中飞行运行试验。结果表明:HVOF涂层的硬度高达1 041 HV,与导轨基体的结合强度大于85.4MPa,涂层韧性良好,耐磨性能优于电镀铬层的,且与化学镀镍磨轮配对时的对磨表面磨损程度很小;修复导轨组装的探管在收放转换模拟试验和运行试验后,其HVOF涂层均未见磨损现象,修复导轨的使用状态良好。     

颗粒致密度对WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

利用超声速火焰喷涂技术(High velocity oxygen fuel,HVOF)并采用两种不同颗粒致密度的WC- 10Co-4Cr合金粉末在300M钢表面制备涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备对两种涂层的微观组织结构及特性进行分析,重点研究碳化钨颗粒的沉积过程,并通过腐蚀电化学试验研究两种涂层的耐...     

304不锈钢的超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验技术对304不锈钢超高周疲劳性能进行了研究,并用扫描电镜对疲劳断口进行了分析.结果表明:304不锈钢在105～1010周次范围内的S-N曲线呈阶梯型下降趋势;在106～108周次出现平台,平台对应应力幅约为200 MPa;在平台应力以下,108周次以上超高周范围304不锈钢仍然发生疲劳断裂,不存在传统意义的疲劳强度;高周和超高周断裂试样的裂纹主要从试样表面萌生.     

GCr15钢超高周疲劳行为的实验研究

以GCr15钢为实验材料进行旋转弯曲超高周疲劳行为的实验研究.用光学显微镜和扫描电镜对试样疲劳断口进行观察,结果显示,疲劳断裂周次从106直到4×108,GCr15钢疲劳裂纹大多起源于试样内部,裂纹源一般为非金属夹杂物.从内部起裂的试样,疲劳寿命一般比从表面起裂试样的寿命长.文中从断裂力学和断裂物理的角度,对实验结果和疲劳机理进行分析.     

32Cr3MoVE渗氮轴承钢的高应力滚动接触疲劳性能

对采用双真空熔炼制备的32Cr3MoVE轴承钢进行表面渗氮处理,利用滚动接触疲劳试验机在4.5GPa高应力下研究其滚动接触疲劳性能,分析其滚动接触疲劳破坏机制。结果表明:试验钢的有效渗氮层深度为350μm,随距表面距离的增大,渗氮层残余压应力呈先增大后减小趋势,距表面300μm处的残余压应力最大,为610 MPa;渗氮层中存在沿晶界分布的白色脉状组织;利用双参数Weibull分布计算得到其滚动接触疲劳特征寿命、额定疲劳寿命、中值疲劳寿命分别为3.040×10~8,0.357×10~8,2.083×10~8周次;试验钢的滚动接触疲劳破坏模式包括表面起裂和次表面起裂两种,表面起裂试样剥落坑的平均直径及深度均明显大于次表面起裂试样的;表面起裂试样沿表面点蚀坑或划痕处起裂,次表面起裂试样在长时间循环接触应力作用下,次表面材料性能退化,导致裂纹萌生。     

不同应力状态下硬面涂层材料的疲劳强度

采用弯曲疲劳和拉-压疲劳试验,比较了45钢基体上真空熔覆镍基合金/WC复合涂层试样在不同应力状态下的疲劳强度,并与45钢基体材料进行了对比。结果表明：在弯曲疲劳时,在相同寿命的条件下,正火后涂层试样比无涂层试样的承载能力提高80MPa左右;当N＜3×10~4时拉-压疲劳时,涂层试样的疲劳强度小于无涂层试样,而N＞3×10~4时拉-压疲劳时,则相反;在相同寿命的条件下,涂层试样的弯曲疲劳强度比拉-压疲劳大75MPa左右,而无涂层试样则大25MPa左右。     

NiCrAlY合金粉添加量对超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层组织及性能的影响

在WC-10Co4Cr金属陶瓷粉中添加不同质量分数(0,6.5%,10.0%,20.0%)NiCrAlY合金粉,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体表面制备NiCrAlY/WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,研究了合金粉添加量对涂层显微组织、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同合金粉添加量下所得涂层的显微组织均主要由WC相组成;随着合金粉添加量的增加,涂层中的镍和Ni3Al相含量增多,孔隙率和硬度下降,耐腐蚀性能先增后降;当合金粉质量分数为6.5%时,涂层的硬度分布最均匀,耐腐蚀性能最好。